Presentación: "Fragmentación Sustentable" Ingenieros Senior: Carlos Scherpenisse y Francisco Mardones

1. Fragmentación
Sustentable
Junio 2011
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2. Fragmentación Sustentable …
• Sustentable o Sostenible: “Que se pueda sostener - mantener en
el tiempo y en armonía con el entorno”.
• Fragmentación Sustentable, en términos simples, “Fino sin
Dañar”.
• El máximo “Fino” que podamos generar con Voladura.
• Fragmentación reproducible / constante (y no dos buenas y una
mala ….), con menos variabilidad dentro de una misma voladura !!.
• Menos “brecha” entre lo nominal y lo real.
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3. Fragmentación Sustentable …
• Si cambiamos la distribución granulométrica (más finos) y nos
comprometemos con ella, implica en definitiva:
– más rendimiento de las palas (menos desgaste y mantención),
– mejor factor de llenado de los camiones y rendimiento (menos deterioros y
desgaste en las tolvas),
– menor utilización de equipos de apoyo (recuperación de pisos)
– efecto favorable en el rodado y rendimiento de neumáticos
– OJO con los finos en lastre versus estabilidad de los Botaderos (altura, etc.)
– más finos para el proceso: Chancador (Kwh) & SAG, es decir, Troughput
– más finos en el material ROM: más “puntos” de recuperación en las pilas
• Si lo anterior cambia …, no sólo cambia el negocio si no que
MEJORA el negocio, porque tiene el potencial de procesar otros
materiales (por aumento de capacidad de tratamiento y/o aumento
en la recuperación, se podría por ejemplo cambiar la ley de
corte……), extender la vida de la mina, etc.
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4. Desafíos de Hoy
• Las actuales condiciones de la minería claramente impone nuevos
desafíos (costos crecientes, disminución de leyes, gigantismos,
profundización / grandes taludes, ancho de las expansiones,
restricciones operacionales, tasas de extracción, etc.)
• Se requiere aumentar la Productividad y mejorar la Seguridad.
En un contexto de Seguridad de la Mina como un activo, el cual
puede verse comprometido por “eventos” que modifican y afectan
significativamente al negocio (perdidas de rampas, grandes
derrumbes, ángulos ,mineral expuesto, etc.)
• Se requiere mover grandes volúmenes y asegurar la “velocidad”
de la fase, en asociación a una alta productividad (reducir los
costos de operación de grandes equipos de minería) y dar las
facilidades para la continuidad operacional.
• La Mina y el plan minero se “construye” con explosivo (P&V). No
basta tener a los mejores Ing de Geotecnia o de P&V, es imperativo
una mejor caracterización del macizo rocoso, mayor conocimiento
del proceso y una mejor Ingeniería de P&V.
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5. Qué se desea de la voladura ….
Obtener una fragmentación óptima minimizando el daño al macizo rocoso con
la consecuente mejora en la estabilidad de taludes.
Mínima
Voladura ideal ? Proyección
Mínimo (fly rocks)
Daño
Fragmentación
Esperada
“FINOS”
Bajo nivel de
vibraciones Logro de
Pisos
Una Pila de
Alta
Productividad
Maximizar productividad, Disminuir el costo por tonelada, Maximizar tamaño de voladura
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6. La Paradoja:
Queremos la destrucción total (fragmentación), SIN “dañar” el área
cercana !!!
“Damage is any change in a material property which degrades the material’s performance”, Brown et al, 1994.
“Any fracturing or generation, extension or degradation, or any irreversible deformation such as the shearing
and opening of fractures, which causes deterioration of the rock mass”, Li, 1993.
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7. Modelo de Integración
Diagnóstico de la Voladura con el
Negocio Minero
Proceso P&T
y Aplicación de
Las Mejores
Prácticas
Definición, Criterios, Métrica
Modelamiento Medición
Daño (Banco- QA / QC, Gestión
Taludes) Base de Datos
Mediciones & Control Evaluación
Integración de CLIENTES
la Tronadura
al Negocio Minero
Modelo de la
Caracterización
Fragmentación,
del Macizo Rocoso
Ajustes Calibración
para el Diseño e
y Nuevos
Ingeniería
Desarrollos
de P&T
Modelamiento
Geo-Dinámico y
Desarrollo Tools
para Opt. uso de
Det. Electrónicos
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8. El ingeniero de Voladura (perdón … el Área de Voladura) TIENE UNA GRAN
CARGA y debe satisfacer simultáneamente varios objetivos muchas veces
contrapuestos, por supuesto Minimizando el Costo Global Mina
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9. ¿ Qué Hacer ?
•Información Disponible  …
•Modelos conocidos 
•Targets claros  …
•Grados de libertad …
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10. Variabilidad de los Resultados según los “input” al Diseño
Macizo Perforación Explosivo
Rocoso Malla / Longitud Retardos
Tamaño / Geometría
Diseño e
Medición Implementación
Control Tronadura
Comparación
Conciliación
Fragmentación Daño Bancos Fragmentación
Sustentable
¿?
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11. Caracterización del Macizo Rocoso para Tronadura
BANCO 512/520 – Fase 7 Oeste
X12/X20 N - Oeste
Geología Largo Plazo Modelo Bloques RQD Velocidad Penetración Aquila
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12. Caracterización de la Calidad del Macizo
Rocoso Evaluación de Daño en Voladura
Perfil
G1-G2
Perfil
G3-G4
Perfil
Prueba
Especial
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13. Fragmentación Sustentable y Reproducible
• Fragmentación con menos variabilidad dentro de una misma voladura
– Porque no identificamos a tiempo distintos materiales (UCS ± 10%, FF ± 10%),
– Porque la calidad de implementación tiene muchas brechas (Burden ± 10%,
Espaciamiento ± 10%, Longitud ± 10%)
– Porque la cantidad o calidad de los Insumos (Cantidad de Explosivo ± 10%, VOD ±
10%, Taco / Confinamiento / Acción de los gases ± 10%, Retados …..)
– Porque según el tamaño de la voladura (a igual diseño) la Fragmentación total
es diferente, según, el núcleo versus el perímetro y el porcentaje de cada
uno de ellos en el total
• Mas voladuras pequeñas significa en definitiva mas contactos entre
voladuras (sobrequebradura entre una y otra, fuente de sobre tamaño)
• Voladuras más grandes, menos frecuencia de voladuras por día o semana,
menos interferencia operacional (cortes de energía, despeje de palas,
etc.) y mayor productividad !!.
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14. Modelamiento y Predicción de la Fragmentación
Results of two component
Swebrec model (blast 3724-12)
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15. Crushed Zone vs. Cracked Zone
Crushing zone -
responsable por finos
Explosivo
Zona de Fragmentación
Gruesa – Dominada por
la Característica del
Macizo
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16. Crushed Zone Model (CZM)
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17. Vista en Planta CON Líneas de Muestreo (+ Alteración)
LM3 LM1
K
LM6 LM5
LM7
LM8
LM9 LM10
LM13
P
T_F01B2280_25
LM12
02/04/09
678.000 Ton.
LM11
T_F01B2280_24
22/03/09
793.000 Ton.
LM2 T_F01B2280_22
LM4
SC 18/03/09
981.000 Ton.
P
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18. Líneas de Muestreo 1 a 13 - Tronaduras B2280_22+24+25
Medición Distribución Granulométrica ROM - GeoBlast (Junio 2009)
Métodología Digitalizacion Fotografias (WipFrag) + Corrección por Finos
Tronaduras F01-B2280-22&24&25
100
Pasante Acumulado [%]
90
80
70
60
50 49.8
45.1
40 41.0
41.1
31.9
30 28.5
28.1
25.3
23.9
20 17.8
17.9
17.5
15.4
10
0
1 10 100 1000
Tamaño de Partículas [mm]
LM1 (c/F) LM2 (c/F) LM3 (c/F) LM4 (c/F) LM5 (c/F)
LM6 (c/F) LM7 (c/F) LM8 (c/F) LM9 (c/F) LM10 (c/F)
LM11 (c/F) LM12 (c/F) LM13 (c/F) Porc. Bajo 1 1/4"
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19. PROMEDIO: Líneas de Muestreo 1 a 13 – Tronaduras B2280_22+24+25
Medición Distribución Granulométrica ROM - GeoBlast (Junio 2009)
Métodología Digitalizacion Fotografias (WipFrag) + Corrección por Finos
Tronaduras F01-B2280-22&24&25
100
Pasante Acumulado [%]
90
80
70 Promedio
Curva Compilada
60 TOTAL (29.48% bajo
1 ¼”)
50
40
29.48
30
20
10
0
1 10 100 1000
Tamaño de Partículas [mm]
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20. Calidad en la Implementación de P&V
Análisis del Carguío de Explosivo
Distribución del Peso en Kilos
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21. Modelamiento y
Predicción de la
Fragmentación a
nivel de pozo
individual
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22. ENERGIA (Cantidad vs Distribución vs Transferencia [ F d.C] ).
6 3/4" 7 7/8" 9" 9 7/8" 10 5/8" 12 1/4"
5.6m x 5.6m 6.3m x 6.3m 6.9m x 6.9m 7.4m x 7.4m 7.7m x 7.7m 8.4m x8.4m
FC =203g/Tn FC =202g/Tn FC =201g/Tn FC =201g/Tn FC =204g/Tn FC =204g/Tn
4.0 m
26.7% Hb 5.0 m
33.3% Hb 6.0 m 6.5 m
40.0% Hb 43.3% Hb 7.0 m
8.0 m
46.7% Hb
53.3% Hb
15 m
12.5 m 11.5 m 10.5 m 10.0 m 9.5 m 8.5 m
18.5 Kg/m 25.1 Kg/m 32.8 Kg/m 39.5 Kg/m 45.8 Kg/m 60.8 Kg/m
100% 136% 178% 214% 248% 329%
231 Kg 289 Kg 345 Kg 395 Kg 435 Kg 517 Kg
AN FO AN FO AN FO AN FO AN FO AN FO
1.5m
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23. [ F d.C] & Distribución versus Vibración o Daño
PPV LP Buffer-1 a 3m de LP
4.0 x 5.0
1395 mm/s 317 kg (3.72m)
320 g/t
5.0 x 5.0
397 kg (4.66m)
2455 mm/s 320 g/t
5.5 x 5.5
480 kg (5.64m)
3529 mm/s 320 g/t
6.0 x 6.0
572 kg (6.72m)
4487 mm/s 320 g/t
6.5 x 6.5
5204 mm/s 671 kg (7.88m)
320 g/t
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24. Parámetros que definen la geometría de un
talud minero y que pueden verse afectados por
los diseños y prácticas de P&V
ANCHO DE RAMPA
br
ANGULO
INTERRAMPA
ANCHO DE BERMA
ar
b
ALTURA
GLOBAL
(OVERALL)
ho
ALTURA DE BANCO
hb ANGULO GLOBAL ALTURA
hr
(OVERALL ANGLE) INTERRAMPA
ANGULO
ao
INTERRAMPA
ar
ab
ANGULO CARA DE
BANCO
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25. Ejemplo Efecto Tronadura y Vibración Cercana
y Lejana
CAMPO LEJANO
20mm/s (a 5 Hz), significa una
vibración equivalente a una
TRONADURA EN
Aceleración de 0.06g
CONTORNO
ANGULO CARA
DE BANCO
ab
CAMPO CERCANO
Zona de “Disturbancia” de 30m, donde la roca
(macizo rocoso) reduce su competencia.
ANGULO
INTERRAMPA
ar
CAMPO CERCANO
2000mm/s a 1000mm/s (con 200Hz o +), significa
aproximadamente aceleraciones de 200g a 100g
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26. Prácticas y Daño por Voladura
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27. Optimización de Voladura
y
Control de Daño
Evaluación de Diseños
Alternativos
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28. Prácticas y Daño por Voladura
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29. Monitoreo y Evaluación de Daño de la Voladura
Zona 3
Esponjamiento del Banco Cara con roca
Cargas
Estacas Detonando en expansión
Sensores de Presión
Perforaciones
Vacias
Zona 2
Zona 1
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30. Caracterización de la Calidad del Macizo
Rocoso Evaluación de Daño en Voladura
Scanner de Taludes
EN_10 EN_11 EN_12 EN_13 EN_14 EN_15 EN_16 EN_17 EN_18
Pared Oeste
10 11 12 13 14 15 16
61º 61º 55º 63º 66º 62º 66º
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31. Influencia de la Voladura en la Estabilidad de Taludes
Falla Talud (después de 8 meses de haber
explotado el banco): Campo Lejano
Pila del Material Tronado
Grietas Estacas Levantamiento de un bloque limitado
por una falla: Campo Cercano
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32. Auditoria Permanente al Proceso de P&V
(Quality Assurance / Quality Control)
Zonificación
Perf.,Explosivo y Secuencia
Distribución de Eº, Frag. & Daño
Simulación 3D
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33. Movimiento, Esponjamiento y Dilución
30
PERFIL TIPICO TRONADURA
25
20
15
As
10 Ab Ab
5
0
Ai Aa
-5
0 10 20 30 40 50 60
Distancia [m]
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34. GP&V y su Impacto en el Negocio
• Con voladuras a todo lo ancho de expansión, se puede revisar el rendimiento de
las palas (y no aplicar 100Ktpd para T. Producción vs. 60Ktpd en T. Contorno), la
velocidad de la fase, la inversión y en definitiva el Plan Minero (la promesa de
negocio nuevamente cambia y mejora).
• Fragmentar MAS y MEJOR significa ser MAS AGRESIVOS, tan agresivo como
sea posible, es decir, hasta cierto límite. Un desafío es entonces conocer ese
LIMITE y “darle hasta que duela” pero “sólo hasta que duela”.
• Cuanto ¿?, lo que cada roca o macizo rocoso soporte en cada sector o metro lineal
de banco. Un diseños “metro a metro” parece un exceso, pero subconjuntos
donde en el caso del daño, la lógica sea la del “costo menor”.
• En contorno, en el banco y bajo un rampa, el costo menor es recuperar un pata vs
el costo mayor (y a veces muy mayor) de recuperar la rampa, correr la rampa,
dejar una berma mayor, perder mineral en el fondo, etc.
• En este contexto claramente las voladuras DEBEN ser tratadas y definidas como
un “individuo” con sus propias objetivos, condiciones y restricciones (cualidades y
defectos), por lo tanto nace con un ID propio desde el Plan de Corto Plazo como
un polígono definido (mediano plazo), y no es un “corte” del banco el que define la
forma y tamaño (según la “dinámica operacional ….”)
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35. Sistema Integrado de Diseño, Control
y Gestión de GP&T
GERENCIA
GEOLOGIA OPERADOR
GEOTECNIA
Datos de Terreno
Información Implementación
Geotécnica y del
Macizo Rocoso
PLANIFICACIÓN y INGENIERO DE MINAS
TOPOGRAFIA Base de Datos
Definición de Polígonos, de GP&T Diseño de Voladura,
Rendimientos, resultados de la
Mediciones de la forma de
Fragmentación y Datos de vibración
la pila, ubicación de pozos.
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36. Focos críticos para el éxito
• Conocimiento en detalle de las características del macizo rocoso: “metro a
metro”.
• Control y diseño específico (ID) para cada tronadura
• Implementación real y defensa de las mejores prácticas operacionales de
P&T.
• Uso de alta tecnología en beneficio del negocio (mediciones que seamos
capaces de analizar y convertir en información útil -y a tiempo- para tomar
decisiones).
• Formación de un equipo de expertos multidisciplinario integrado con un
único objetivo (Planificación de corto plazo, P&T, Geomecánica)
• Concordar KPI (fragmentación ROM/Chancado, Daño)
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37. Reflexiones Finales ….
• El negocio minero (el proceso de la mina y su viabilidad técnico-económica), puede
verse afectado por las Voladuras.
• Se produce un impacto positivo a nivel de Plan Minero, secuencia de las fases,
productividad de fases, costos de operación e inversión y perfil de mineral fino
por año.
• Si entendemos mejor como producir “más finos” en la mina, no sólo cambia el
negocio si no que MEJORA el negocio, porque tiene el potencial de procesar otros
materiales (por aumento de capacidad de tratamiento y/o aumento en la
recuperación, se podría por ejemplo cambiar la ley de corte……), extender la vida
de la mina, etc.
• Una estrategia / enfoque basado en la Visión del Negocio que
Integra Geomecánica & Voladura, donde se les entiende como un
proceso inserto en una cadena de valor, con claras relaciones de
“cliente/servidor”.
• “La Voladura de Unidad Productiva a Unidad de Negocios”. La Minería es un
Negocio, como Negocio necesita procesos de Negocio y Sistemas que conecten la
estrategia de largo plazo con sus actividades diarias”.
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38. Reflexiones Finales ….
• Los tiempos no están ya para estimar promedios, ni tampoco para
optimizar económicamente el negocio en base a esos promedios.
• Lo que necesitamos hoy día es todo lo contrario: son instrumentos y
criterios para caracterizar, discriminar, y optimizar el proceso de P&T y
sus áreas relacionadas, afectando positivamente y agregando beneficios
al negocio.
• El entender el comportamiento (daño y fragmentación resultante), nos
permitiría, contar con un porfolio de unidades mineralizadas (en esencia
de activos tonelaje-leyes), los cuales requieren ser administrados
(tratados) de la manera más eficiente.
• Sobre la base de este porfolio de unidades mineralizadas, analizada en
base a diferentes escenarios productivos, el plan minero viene a
constituirse en el plan de negocios de la Empresa.
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39. Fragmentación Sustentable, SÍ,
es posible y un desafío ineludible
de la minería, para mejorar el
negocio y ser más competitivos a
nivel mundial.
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40. • Carlos Scherpenisse: Consultor Senior de • Francisco Mardones: Consultor Senior de
Voladura, Ingeniero con más de 20 años de Perforación y Voladura, Ingeniero Civil en
experiencia en Minería Open Pit, Minas, 12 años de experiencia en Minería
Subterránea, Canteras y Obras Civiles en Open Pit (Placer Dome) y como Consultor
Latino América (Chile, Brasil, Argentina, en GeoBlast. Ha realizado consultorías
Colombia, Perú y otros países). Socio - técnicas en Brasil, Chile, Argentina,
Fundador de GeoBlast. Colombia y Perú.
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41. GeoBlast S.A., brinda Servicios en Ingeniería de
Geo-ciencias e Ingeniería de Perforación y
Voladura en Minería y Obras Civiles, Enfocados
a Aumentar el Valor de nuestros Clientes, a
1996 - 2011 través de un Equipo Profesional de Alta
Competencia.
Presencia: Chile, Colombia, Perú, Argentina, Brasil, México, Guatemala,
Panamá y Australia
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