Voladura Controlada Sobrexcavación (como se lleva a cabo una voladura)
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1.
2. El acarreo y carguío es parte del proceso de retirar el material volado del
frente de trabajo hacia un equipo de transporte, para poderlo transportar
adecuadamente a su lugar de destino (planta, botadero, stock).
Alternativamente, estos equipos de carguío pueden depositar directamente el
material removido en un punto definido. En minería superficial como en
minería subterránea se realiza este proceso.
Dentro del proceso productivo de una mina es el de mayor costo
conjuntamente con el transporte de material, debido a que es el proceso con
mayor cantidad de equipos involucrados (flota), alto grado de mecanización,
menor rendimiento productivo por equipo y se constituye como un proceso de
operación prácticamente continuo y lento.
Distintas combinaciones de equipos y secuencias de operación pueden
satisfacer el requerimiento de producción. Las combinaciones de equipos y
secuencias de operación están ligadas directamente con la capacidad del
equipo y el tiempo requerido para completar un ciclo de operación, teniendo
en cuenta factores como eficiencia, disponibilidad, costos, etc.
3. Conocer en forma detallada los equipos que se utilizan o participan
en el acarreo de material en minería superficial.
Determinar el dimensionamiento de una flota de equipos a través de
sus índices de operación y especificaciones técnicas básicas.
Determinar el costo de operación a través de un análisis de costos
eligiendo la mejor alternativa.
Relacionar el presente trabajo directamente con los conocimientos
recibidos en clase, reforzando información sobre la variedad de estos
equipos que se pueden utilizar en el acarreo en minería superficial.
4. Dentro de los procesos productivos de mayor costo se encuentra el
carguío y transporte de material, debido a que es el proceso con
mayor cantidad de equipos involucrados (flota), alto grado de
mecanización, menor rendimiento productivo por equipo y constituye
un proceso de operación prácticamente continuo y lento.
El objetivo del proceso es “Retirar el material volado de la frente y
transportarlo adecuadamente a su lugar de destino”, lo cual se puede
resumir en la siguiente secuencia:
5. Secuencia:
Preparación de la zona de trabajo.
Posicionamiento de equipos,
Retirar el material tronado desde la frente de trabajo (Carguío),
Traspaso del material al equipo de transporte dispuesto para el
traslado,
Transporte del material a su lugar de destino (Planta, acopio,
botaderos, etc.).
Descarga del material.
Retorno del equipo de transporte al punto de carguío (si es que se
requiere su retorno).
6. El proceso productivo de Acarreo - Carguío y transporte se puede
esquematizar de la siguiente forma:
¿Cuándo se lleva a cabo?
Una vez que el material ha sido volado y que se ha revisado el área
verificando que la operación será segura (tiros quedados, colpas muy
grandes, derrumbes, etc.), se procede a preparar la zona de carguío (sello),
para lo cual se requerirá (si es necesario) de equipos de apoyo como
bulldozers, wheeldozers, cargadores de servicio, camiones de riego, que
dejen expedito el sector para la operación de los equipos de carguío y
transporte. Cumplido con esto se posiciona el equipo de acarreo con su
correspondiente flota de equipos de transporte para iniciar la operación.
En minas de rajo abierto la preparación del sello no constituye una operación
unitaria para el ciclo de carguío y transporte, ya que por lo general es más de
una la zona a cargar y mientras los equipos de carguío y transporte operan
en un sector, los equipos de apoyo están preparando otro.
7. ¿Qué se hace?
Fundamentalmente lo que se hace es extraer el material quebrado
(volado) desde la frente de operación por el equipo de carguío, para
luego ser depositado en el equipo de transporte, lo cual se logra
posicionando el equipo (cargador frontal o pala) frente al material
cargado, en un área donde tanto el equipo de carguío como los equipos
de transportes puedan operar sin problemas. El equipo de carguío
penetra el material tronado con su balde, llenándolo y desplazándolo
hacia el punto de descarga, donde el balde es vaciado sobre la tolva del
equipo de transporte (o recipiente). Esto se repite hasta que el equipo de
transporte alcance su llenado operacional y sea reemplazado por otro
equipo de transporte para continuar cíclicamente hasta agotar el material
de la frente de trabajo.
8. ¿Con qué se hace?
La operación de realiza con equipos adecuados, según la descripción del
proceso, es decir dependiendo de la continuidad del proceso y los
equipos involucrados. Para el carguío se cuenta con variados equipos
como Cargadores frontales, Palas hidráulicas de excavación frontal o
retro excavadoras, Palas cable, Dragalinas, Rotopalas, etc.,
La flota seleccionada tendrá relación directa con las características de la
mina, tanto físicas, geométricas y operacionales (rendimientos exigidos).
(Ver texto Maquinarias y Equipos Mineros para la Explotación de un Rajo
Abierto).
9. Esquema Particular Proveedores - Entradas - Carguío y Transporte -
Salidas - Clientes.
PROVEEDORES ENTRADAS SALIDAS CLIENTES
Perforación (Malla
y operación)
Granulometría Mineral Chancado
Tronadura Granulometría y
geometría del
material tronado
CARGUÍO Y
TRANSPORTE
Estéril
Material de
baja ley
Botaderos
Acopios
Geometría y
Geomecánica
Características
del material
Rendimiento
s
Equipos Carguío y
Transporte
Características de
material
Abasividad,
costos
Información Perforación
Planificación Organización en
la operación
Información Tronadura
10. Algunas relaciones específicas entre proveedores y
clientes para el proceso productivo de Acarreo.
Perforación:
La perforación de una malla determinada influirá fuertemente en el buen
desarrollo del proceso de acarreo y transporte, ya que la granulometría
esperada del material dependerá del diseño de la malla (relacionado a la
vez con las propiedades físicas de la roca a perforar). Una buena malla
de perforación, así como una buena perforación (tiros bien perforados
según las especificaciones técnicas) garantizará primeramente la buena
operación del equipo de carguío, y garantizará una mejor operación del
transporte (menor daño por impactos de colpas en la tolva, mejores
factores de llenado, mejor descarga de materiales, etc.).
11. Algunas relaciones específicas entre proveedores y
clientes para el proceso productivo de Acarreo.
Voladura:
Similar importancia tiene el buen resultado de la voladura, ya que la
granulometría también dependerá de los factores de carga aplicados (u
obtenidos) en los distintos sectores a tronar
la proyección del material (ola de material tronado), se incrementa con el
factor de carga. Para cada tipo de equipo de carguío existe una
proyección de material adecuada (para los cargadores la ola deberá ser
de poca altura y de mayor extensión, para palas cable lo ideal es una ola
alta y de poca extensión). El rendimiento de los equipos de carguío
mejorará según la geometría de la ola de material a cargar, lo cual
significará menores actividades de preparación de la zona de carguío y
con ello iniciar la operación en un menor tiempo.
12. Algunas relaciones específicas entre proveedores y
clientes para el proceso productivo de Acarreo.
Características del material:
La geología del yacimiento influirá en lo que es selectividad del material
en el carguío, es muy diferente operar en un yacimiento con vetas de alta
ley o con mayores exigencias de selectividad, que operar en un
yacimiento masivo. La dureza y abrasividad del material influirá en los
costos por el desgaste de los aceros de los equipos. La densidad del
material también hará variar los costos y la capacidad de los equipos.
13. DIMENSIONAMIENTO DE UNA FLOTA DE EQUIPOS PARA
LA EXPLOTACIÓN DE UNA MINA A CIELO ABIERTO
Una de las etapas más relevantes en un proyecto es la adecuada selección
de los equipos industriales involucrados en el proceso productivo, ya que los
costos estimados para el proyecto pueden diferir en gran medida con
respecto a los reales en función de la selección de la maquinaria a utilizar. Es
así que en la explotación de un yacimiento el dimensionamiento de los
equipos resultará del análisis de gran cantidad de información, tanto
tecnológica como práctica, las cuales permitirán determinar las mejores
alternativas para la extracción y el manejo de los recursos involucrados.
La información tecnológica proviene de las distintas fábricas y distribuidores
de equipos y maquinarias mineras disponibles en el mercado, y la
información práctica la obtendremos de la experiencia en faenas mineras
similares o no a nuestro proyecto, estadísticas y también de los estudios que
se realicen respecto al comportamiento de las variables involucradas en el
proceso de selección de la flota.
14. DIMENSIONAMIENTO DE UNA FLOTA DE EQUIPOS PARA
LA EXPLOTACIÓN DE UNA MINA A CIELO ABIERTO
Dentro de las operaciones unitarias el carguío y transporte es la que abarca
mayor cantidad de análisis, ya que se encuentran directamente ligadas entre
sí, por lo tanto el dimensionamiento de la flota considera las dos operaciones
unitarias como un conjunto, debiendo recurrir al análisis de distintas
combinaciones de equipos compatibles entre sí y con la operación.
Dependiendo de las características de la explotación, muchas alternativas de
equipos quedarán fuera del análisis, lo cual representa el primer paso de
nuestro dimensionamiento (definir límites técnicos y/ o económicos a los
equipos a evaluar). Muchas veces sólo es posible descartar una alternativa
después de haber evaluado económicamente la flota de carguío y transporte,
lo cual introduce una dificultad adicional al requerir una evaluación más
acabada de una flota que finalmente sería descartada.
15. DIMENSIONAMIENTO DE UNA FLOTA DE EQUIPOS PARA
LA EXPLOTACIÓN DE UNA MINA A CIELO ABIERTO
El rendimiento requerido por la explotación es el primer dato que permitirá
diseñar la operación unitaria y definir el rendimiento de los equipos para
cumplir con el plan del período. Junto con ello necesitamos las
características básicas de la explotación (dimensiones de diseño, perfiles
de transporte, pendientes, áreas disponibles, resistencia a la rodadura,
limitantes de estabilidad por pesos máximos, otras limitantes, etc.).
16. CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE ACARREO
Los equipos se clasifican según la función que pueden satisfacer. Es así
como se distingue entre equipos de carguío, y equipos mixtos.
Los primeros realizan principalmente la labor de carga del material
desde la frente de trabajo hacia un equipo de transporte que llevará el
material a un determinado destino (planta, botadero, stock).
Alternativamente, estos equipos de carguío pueden depositar
directamente el material removido en un punto definido. Este es el caso
de las dragadoras en minería de carbón, donde el equipo remueve la
sobrecarga y la utiliza para construir la superficie sobre la cual se
emplazará en un futuro cercano. Los equipos de carguío pueden
separarse a su vez en unidades discretas de carguío, como es el caso
de palas y cargadores, o bien, como equipos de carguío de flujo
continuo, como es el caso de excavadores de balde que realizan una
operación continua de extracción de material.
17. CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE ACARREO
Sin acarreo
Acarreo
mínimo
Unidad
Discreta
• Pala eléctrica
• Retroexcavadora
• Pala hidráulica
• Pala neumática
• Cargador
frontal
• LHD
Flujo
Continuo
• Excavador de
baldes
• Dragadora
18. CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE ACARREO
EQUIPOS DE CARGUÍO SIN ACARREO
PALAS ELECTRICAS O DE CABLES
Se utilizan principalmente en mediana y gran minería a cielo abierto.
Tienen un bajo costo por unidad de producción y pueden manejar grandes
volúmenes. Cada modelo puede combinarse con varios modelos de
camiones, lo que les otorga cierta flexibilidad. Son equipos caros y críticos
en la producción que requieren de mantenimiento preventivo para evitar
interrupciones en la producción. Tienen poca movilidad para trabajar en
varias frentes al mismo tiempo. Para una misma producción, la energía
eléctrica que consumen estos equipos resulta más económica que el
consumo de combustible de una pala hidráulica. Sin embargo, el costo de
inversión requerido es considerablemente mayor en el caso de una pala
eléctrica.
24. CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE ACARREO
EQUIPOS DE CARGUÍO SIN ACARREO
RETROEXCAVADORAS
Se utilizan principalmente en canteras y en algunos casos en pequeña y
mediana minería no metálica. Permiten el manejo de producciones
pequeñas. Pueden estar montadas sobre neumáticos u orugas. Las
capacidades de los baldes alcanzan 4 yd3, con motores de hasta 400 HP.
A continuación (Tabla 3 y Tabla 4) se muestran detalles técnicos de palas
Liebherr y Caterpillar.
27. CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE ACARREO
EQUIPOS DE CARGUÍO SIN ACARREO
PALAS HIDRÁULICAS
Estas palas presentan una mejor movilidad que las palas de cable,
aunque no están diseñadas para cambiar de posición de manera
frecuente. Con una menor inversión y un costo operacional levemente
más alto que en el caso de las palas eléctricas, las palas hidráulicas
poseen un rango de capacidades de balde menores (hasta 30 yd3). La
cuchara de la pala puede estar instalada de manera frontal o inversa
(como una retroexcavadora).
35. CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE ACARREO
PALAS HIDRAHULICAS
PALAS BUCYRUS
Peso de operación 287 toneladas métricas/290 toneladas métricas
Potencia del motor 1.008kW / 1.044kW
Tamaño del balde 16,5 m3 (SAE 2:1)
Retroexcavadora 17,0 m3 (SAE 1:1)
RH120E
Peso de operación 397 toneladas métricas
Potencia del motor 1.516kW / 1.492kW
Tamaño del balde 22,0 m3 (SAE 2:1)
Retroexcavadora 22,0 m3 (SAE 1:1)
RH170B
Peso de operación 525 toneladas métricas/534 toneladas métricas
Potencia del motor 1.880 kW
Tamaño del balde 26 m3 (SAE 2:1)
Retroexcavadora 28,0 m3 (SAE 1:1)
RH200
36. CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE ACARREO
PALAS HIDRAHULICAS
PALAS BUCYRUS
Peso de operación 567 toneladas métricas
Potencia del motor 2.240 kW
Tamaño del balde 34,0 m3 (SAE 2:1)
Retroexcavadora 34,0 m3 (SAE 1:1)
RH340B
Peso de operación 105 toneladas métricas
Potencia del motor 522kW / 477kW
Tamaño del balde 7.0m3 (SAE 2:1)
Retroexcavadora 7.0 m3 (SAE 1:1)
RH40E
Peso de operación 980 toneladas métricas
Potencia del motor 3.360 kW
Carga útil del balde 90 toneladas métricas
Rango de la pala 37,0-50,0 m3 (SAE 2:1)
RH400
37. CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE ACARREO
PALAS HIDRAHULICAS
PALAS BUCYRUS
Peso de operación 172 toneladas métricas/175 toneladas métricas
Potencia del motor 858 kW
Tamaño del balde 10,0 m3 (SAE 2:1)
Retroexcavadora 10.0 m3 (SAE 1:1)
RH90C
38. CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE ACARREO
PALAS HIDRAHULICAS
PALAS CATERPILLAR
Modelo Potencia Peso Operacional
336E L 291 HP 36 570 kg - 80,617 lb
345D L 380 HP 45 375 kg - 100,040 lb
349E 396 HP 47 800 kg - 105,400 lb
365C L 404 HP 65.960 kg - 145.430 lb
374D L 476 HP 71 132 kg - 156,819 lb
385C L 513 HP 84.980 kg - 187.360 lb
390D L 523 HP 86 190 kg - 190,016 lb
39. CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE ACARREO
EQUIPOS DE CARGUÍO SIN ACARREO
PALAS NEUMÁTICAS
Las palas autocargadoras son pequeños equipos montados sobre llantas
metálicas o neumáticos que permiten el carguío de material en vagones
de tren que se ubican inmediatamente tras la pala. La pala recoge el
material de la frente de trabajo y lo vuelca hacia atrás del mismo, tras
pasarlo por sobre el equipo. Estos equipos suelen ser alimentados por
energía neumática y han ido cayendo en la obsolescencia. El sistema de
transporte que naturalmente está asociado a este equipo de carguío es el
tren.
41. CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE ACARREO
EQUIPOS DE CARGUÍO CON ACARREO
CARGADOR FRONTAL
Los cargadores frontales ofrecen una alternativa al uso de palas eléctricas
o hidráulicas. Presentan grandes ventajas, tales como su movilidad y la
posibilidad de manejar grandes volúmenes de material (los más grandes
superan las 40 yd3). Estos equipos deben maniobrar para descargar en el
camión y para acceder a la frente de trabajo, a diferencia de las palas con
base fija, que rotan en torno a la misma. Los cargadores permiten mayor
flexibilidad en la producción pues pueden desplazarse con relativa
facilidad y rapidez de una frente de trabajo a otra. Óptimamente, sin
embargo, el acarreo debe ser mínimo. Se utilizan en mediana y gran
minería, tanto para minerales industriales como metálicos.
44. CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE ACARREO
CARGADOR FRONTAL
CARGADORES FRONTALES LIEBHERR
Modelo Potencia Capacidad
Peso
Operacional
WA900-3
856 HP @ 2050
rpm
11.5 m3 a 13 m3 107.2 ton
WA12000-3
1560 HP @ 1900
rpm
18 m3 a 35 m3 205.0 ton
45. CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE ACARREO
EQUIPOS DE CARGUÍO DE FLUJO CONTINUO
EXCAVADOR DE BALDES
Estos equipos se utilizan principalmente en minería de material blando o
remoción de sobrecarga no consolidada. El principal tipo de equipos es el
bucket Wheel excavator (excavador con rueda de baldes) que consiste
básicamente en una serie de baldes dispuestos en la periferia de una
rueda que gira removiendo de manera continua el material. En Prú no se
utilizan, puesto que la minería metálica trabaja principalmente en roca. Su
utilización puede verse en minería del carbón, de arenas bituminosas o en
la construcción y remoción de pilas de lixiviación.
47. CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE ACARREO
EQUIPOS DE CARGUÍO DE FLUJO CONTINUO
DRAGADORAS
Las dragadoras permiten remover la sobrecarga en minas de carbón y
luego ir extrayendo los mantos de carbón de manera selectiva (pueden
trabajar en capas de espesor mínimo igual a 3 metros con baja dilución).
51. CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE ACARREO
EQUIPOS MIXTOS O COMBINADOS
Algunos de los equipos de carguío y transporte vistos anteriormente
pueden clasificarse como equipos mixtos. Este es el caso de los LHD y
las dragadoras, equipos principalmente de carguío, pero que pueden
adicionalmente desarrollar una función limitada de transporte.
Moviles Fijas
Unidades
Discretas
• Scraper
• Dozer
• LHD
• Dragadora
52. CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE ACARREO
EQUIPOS MIXTOS O COMBINADOS
SCRAPER
El scraper se utiliza generalmente para la remisión de sobrecarga previa a la
explotación misma. Carga el material “rascando” la superficie donde está
depositado. El material se acumula en una tolva cuya capacidad oscila para
aplicaciones mineras entre los 15 y 35 m3.
54. CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE ACARREO
EQUIPOS MIXTOS O COMBINADOS
DOZER (WHEELDOZER Y BULLDOZER)
Estos dos tipos de equipo poseen una función principalmente de apoyo a
los equipos principales. Los wheeldozers están montados sobre
neumáticos, mientras que los bulldozers lo están sobre orugas.
El wheeldozer se utiliza principalmente para la mantención de caminos,
preparación de terrenos y mantención de botaderos.
Los bulldozers pueden trabajar bajo condiciones muy difíciles, tales como
altas pendientes, y se utilizan a menudo para abrir los accesos, hacer los
trabajos iníciales para profundizar el rajo, es decir, iniciar un nuevo banco,
así como mantener los caminos. El transporte de material se realiza por
empuje en estos equipos.
55. CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE ACARREO
EQUIPOS MIXTOS O COMBINADOS
DOZER (WHEELDOZER Y BULLDOZER)
Wheeldozers bulldozers
58. La elección óptima de equipo de acarreo en minería superficial es una tarea
compleja donde intervienen muchas variables técnicas, geométricas
y económicas en un ambiente donde existen muchas marcas, modelos y
tamaños que compiten por el usuario. Para efectuar la selección no se tiene
una herramienta apropiada que le permita evaluarlos y decidir por el mejor.
Se recomienda hacer una simulación la cual contribuye a efectuar una
selección mas adecuada. En este estudio se desarrolla los modelos
determinístico y probabilístico de simulación aplicados a equipos de minado
con datos de dos operaciones superficiales. En el caso determinístico se
simula la producción proyectada de un año de una cantera y en base a
costo unitario mínimo se elige la flota de equipos tanto en perforación como
en acarreo. En la simulación probabilística se usa el lenguaje GPSS para
simular modelos de excavación y acarreo para varias combinaciones de
cargadores y transportadores eligiendo el mas apropiado para las
características dela operación en base a costo unitario mínimo y máxima
producción unitaria.
