Este documento describe un estudio para reducir la dilución del carbón en una mina de oro mediante el uso de voladuras bajo manto. El estudio encontró que la voladura bajo manto redujo la dilución del carbón en un 11.59% en comparación con voladuras convencionales. Adicionalmente, la técnica solo causó un ligero incremento en el tamaño de fragmentación, manteniendo los beneficios económicos de la reducción en dilución. El estudio concluye que la voladura bajo manto es una técn

2. Reducción de la dilución del carbón aplicando el método de voladura bajo
manto en minería
Reduction of coal dilution applying under-mantle blasting method in mining
Resumen
La dilución ha sido, en todas las minas del
mundo, una gran preocupación. Los
ingenieros de minas y geólogos buscan reducir
sus efectos, en el sentido de aumentar sus
ganancias y reducir costos. El presente estudio
demuestra la reducción de la dilución del
carbón sobre la mena de oro mediante la
aplicación del método de Voladura Bajo
Manto en un yacimiento epitermal de oro en
donde afloran mantos de carbón, para ello se
hizo una comparación entre los análisis de los
resultados al aplicar voladuras convencionales
y la voladura bajo manto. En ambas técnicas
se hizo el cálculo de fragmentación y el
cálculo de dilución donde se evidenció que la
voladura bajo manto presenta menor
porcentaje de dilución en el carbón, siendo así
esta una técnica efectiva en la extracción
minera que conlleva a un beneficio
económico, el cual podría ser utilizado en otras
zonas donde se presenten este tipo de
asociación.
Palabras clave: carbón, dilución, tajo
abierto, voladura bajo manto.
Abstract
The dilution has been, in all the mines of the
world, a great concern. Mine engineers and
geologists seek to reduce their effects, in the
sense of increasing their profits and reducing
costs. The present study demonstrates the
reduction of the dilution of the coal on the gold
ore by means of the application of the
technique Blasting Under Mantle in a gold
epithermal deposit where carbon mantles
appear, for this a comparison was made
between the analysis of the results when
applying conventional blasting and blasting
under mantle. In both techniques, the
fragmentation calculation and the dilution
calculation were made, which showed that
blasting under the mantle presents a lower
dilution percentage in the coal, this being an
effective technique in the mining extraction
that leads to an economic benefit, which It
could be used in other areas where this type of
association is presented.
Keywords: coal, dilution, open pit, under-
mantle blasting
Quispe L. Luis1
, Callupe C. Rydder2
y Poma M. Brayan3
1
Universidad Continental Facultad de Ingeniería, Carrera Profesional de Minas 2
Universidad Continental Facultad
de Ingeniería, Carrera Profesional de Eléctrica 3
Universidad Continental Facultad de Ingeniería, Carrera
Profesional de Mecánica Avenida San Carlos N° 1980, Urbanización San Antonio, Huancayo - Perú
Email: 73487808@continental.edu.pe
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3. Introducción
La minería es la actividad más importante del
Perú y del mundo ya que genera un sin fin de
beneficios tanto sociales, ambientales y
tecnológicos; tiene como objetivo ubicar los
yacimientos mineros, identificar minerales,
extraer y procesar estos materiales de valor
económico para poder ser utilizados en la
tecnología moderna. Uno de los minerales más
utilizados en la industria, es el carbón, el cual es
una masa estratificada de alto poder calorífico que
se compacta de material vegetal, entre sus
principales elementos están: carbono, hidrógeno
y oxígeno junto con pequeñas cantidades de
azufre, nitrógeno y otros elementos. Las
diluciones del carbón en minas a cielo abierto se
presentan de dos tipos: La primera, debido al
contacto del estéril o mineral marginal con el
mineral rico, y la segunda, provocada por el
estéril interior (Arteaga & Zapatero, 1997).
Rossi (2009) menciona que la dilución del
mineral, hace referencia a la mezcla de
mineralización de alta y baja ley que ocurre al
utilizar una muestra de perforación. A mayor
tamaño de bloque utilizado en el modelo, mayor
dilución (mezcla) ocurrirá. Por otra parte, el
tamaño de bloque que interesa es el que
corresponde a la Unidad Mínima de Selección
(USM), o sea, el bloque más pequeño que la
futura mina podrá extraer durante su operación.
“La dilución del carbón es un efecto inherente a
la operación de extracción en la minería, y por
ello siempre ha representado una preocupación
para los ingenieros responsables de su control y
reducción. Un bajo control operativo de los
niveles de dilución puede implicar efectos
negativos en los procesos de minado y
procesamiento (menores cantidades netas de
mineral y mayores costos metalúrgicos por la
variación del material a ser tratado). Así, las
empresas mineras podrían ser menos eficientes y
con ello ver afectadas sus niveles de rentabilidad”
(Basilio, E., 2014).
El material diluido es uno de los factores más
importantes que afectan la economía de los
proyectos mineros. Si bien se hace el mejor
esfuerzo para identificar y calcular todos los
demás elementos de costo de un proyecto, no
importa cuán pequeño sea, es común hacer
suposiciones generales sobre la dilución en lugar
de cuantificar. Esto generalmente se debe al
presupuesto insuficiente, tiempo para estudios y
también la falta de una metodología bien definida
que pueda ser utilizada como en el caso de
perforación y voladura. (Ebrahim A., 2013)
En lugar de la dilución cuantitativa en los estudios
de minería, es común suponer la dilución general,
como el 5% para los depósitos y 10% para
depósitos de forma tabular. Si bien estas cifras
pueden ser un buen punto de partida a principios
de etapas de los estudios de minería, no toma en
consideración la complejidad del problema. El
factor de la dilución varía dentro de una sola mina
para diferentes bancos y zonas. Esto se debe a los
cambios que se ve en el grado de distribución y
forma del cuerpo mineralizado, también varía
según el precio de los productos básicos. Es
necesario asegurarse que estas variaciones se
tengan en cuenta al diseñar o evaluar una mina.
Una de las principales consecuencias de la
dilución es la reducción del grado de alimentación
del molino. Para mineral de grado marginal, la
dilución puede reducir las leyes en un grado que
se convierte no económico para ser procesado.
Existen ecuaciones para poder obtener el grado de
alimentación después de la dilución. (Ebrahim A.,
2013)
La voladura es uno de los medios principales de
extracción de minerales en las operaciones de
minería a cielo abierto, el propósito principal es la
fragmentación de la roca y para esto se requiere
de una gran cantidad de explosivos (Díaz J.,
2012). Durante el desarrollo del diseño de
voladuras los parámetros de carguío y secuencia
de disparo no implicarán controles óptimos para
zonas con presencia de carbón (López C., 2003).
La voladura bajo manto se realiza cuando el
yacimiento se presenta bajo un tipo multi manto
(estéril-carbón), y el buzamiento de las capas
presentan gran inclinación (>15°). Esto se realiza
por la versatilidad que las capas superiores
(manto de carbón) y las capas inferiores sean
extraídas de una sola pasada, logrando así
optimizar las operaciones de carguío y transporte
(Muñoz & Alarcón, 2015).
En minería la optimización se lleva a cabo
mediante la evaluación y análisis de cada una de
las operaciones unitarias, necesarias para la
extracción de recurso mineral de interés (Díaz J.,
2012). Una de estas, es la operación de
perforación y voladura, por la cual es uno de los

4. métodos de arranque de material más utilizada, ya
que permite obtener mayor cantidad de material
arrancado en un tiempo más corto (Melieh, et al,
2009, p. 1). Por ello, implementar una nueva
técnica de voladura que permite una mejor
recuperación de material volado, de esta manera
se puede no solo reducir la dilución del mineral
sino también reducir costos en uso de sus
explosivos.
El objetivo de este trabajo es controlar y reducir
la dilución del carbón aplicando el método de
voladura bajo manto en una mina con presencia
de mantos de carbón y en operaciones mineras
auríferas a cielo abierto, así mismo, con esta
aplicación se busca, no afectar el tamaño de
fragmentación, generar beneficios económicos
para la mina y así presentar la técnica Voladura
Bajo Manto como una nueva alternativa para el
control y reducción de la Dilución.
Materiales y métodos
El trabajo de investigación que se realizó es
experimental, en el cual la variable dependiente
es la voladura que está sujeta a la acción de las
variables independientes (la dilución y el carbón)
la mina se encuentra ubicada en la región alto
Chicama, departamento de la Libertad a una
altitud que varía entre 3700 y 4200 m.s.n.m. Se
decidió ejecutar tres Voladuras Bajo Manto, las
cuales fueron controladas minuciosamente en los
temas operativos de su preparación.
Con el propósito de medir los resultados de esta
nueva metodología, se decidió elaborar
previamente una Línea Base con el registro de los
resultados obtenidos en las voladuras realizadas
en los últimos tres meses en dichas zonas.
Figura 1. Primer esquema de trabajo realizado
en la investigación.
Se estableció que no habría ningún cambio en
cuanto a la malla de perforación; es decir que la
metodología de VBM solo impone cambios en el
diseño de carguío y secuencia de disparo.
Con el uso del software ShotPlus i-Pro, se
analizaron los amarres y secuencia de disparo.
Figura 2. Segundo esquema del trabajo realizado
en la investigación.
Los taladros ubicados en el manto de carbón son
volados antes que el resto de taladros. Esto
conduce a que los taladros cercanos al manto lo
golpeen y por efecto del desplazamiento
produzcan dilución.
Los taladros ubicados en el manto de carbón no
han sido cargados. De la misma manera que el
caso anterior, los taladros cercanos al manto
golpean a este y por efecto de desplazamiento
producen dilución.
Los taladros ubicados en el manto de carbón son
volados conjuntamente a los demás taladros, sin
embargo, la programación de los detonadores
electrónicos realizará un desplazamiento del
material en un sentido que no ayuda a evitar la
dilución por la superposición de material
carbonoso en material limpio.
El cálculo de dilución se realizó en base a las
fórmulas propuestas en la teoría del Balance de
Masa.
El balance de masa o balance de materia es un
método matemático basado en la Ley de la
conservación de la Materia, la cual establece que
la masa en un sistema cerrado permanece
constante:
Entradas=Salidas +Acumulación……….1
Ajustado Geología (t)=Estimado Geología (t) *
Total Real Dispatch (t) Total Estimado Geología
(t)……….2

5. Las pilas voladas de los proyectos 1, 2, 9, 10, 11,
12 fueron fotografiadas para realizar un análisis
granulométrico con el software Power Sieve. Se
tomaron 20 fotografías en promedio por cada
proyecto y cada uno fue analizado
independientemente en primera instancia.
La medición con la sonda es grabada en tiempo
real, luego esta data es descargada y analizada en
gabinete, la información puede ser publicada de
manera gráfica para facilitar el análisis. (Basilio,
E., 2014).
Resultados
Cálculo de dilución
Los resultados obtenidos fueron calculados con
las fórmulas expuestas en la teoría del balance de
masas de la dilución por tipo de material para cada
proyecto realizado aplicando voladura bajo
manto.
Tabla 1. Porcentaje de Dilución para
Voladuras Bajo Manto
Se distinguen tres zonas, respecto a la zona 1 -
4020-032 la dilución se redujo a 19.96 %, en el
cual en el material M1 presenta menor dilución
con un 1.69%, en M3B se redujo un 17.02% y en
D2 1.25%. En la zona 3 - 4150-048 tenemos una
dilución de 28.79% teniendo como menor al M1
con 2.14% y mayor al D2 con un 23.52%, y por
último en la zona 3 - 4150-053 tenemos una
dilución de 39.23%, en esta zona la mayor
dilución se presenta en el material M3B con
22.86%. Por lo tanto, la zona que presenta menor
dilución aplicando los diferentes materiales es la
zona 1 - 4020-032.
Cálculo de Fragmentación
Con el software Power Sieve se realizó el análisis
de fragmentación y el cálculo del P80 de los tres
proyectos. Los resultados obtenidos se adjuntan
en la Tabla 2, donde se aprecia que el promedio
ponderado del P80 es de 13,62 cm.
Tabla 2. P80 de los Proyectos de Voladura
Bajo manto
Se distinguen tres zonas con un número de
fotografías que es de 20, podemos observar que
en la Zona 1 - 4020-032 la distancia de los
proyectos de voladura bajo manto es mayor en
comparación con la zona 3 - 4150-048 y la zona 3
- 4150-053.
Análisis de resultados
A partir de realizar el cálculo del porcentaje de
dilución tanto del material M1 como del material
3B; ambos con respecto a la línea base y Voladura
bajo manto, es posible hacer un análisis
exhaustivo (Véase tabla 3).
Tabla 3. Resultados finales promediados
La dilución basada en el material M1 pasó de
4,63% a 1,93%, lo que significa una disminución
de 2,70%. Con respecto al material M3B, la
dilución pasó de 25,62% a 14,03%, es decir que
se logró disminuir en un 11,59% la dilución.

6. Con respecto a la fragmentación, el P80 pasó de
12,50 cm a 13,62 cm. Este ligero incremento
puede corresponder al reemplazo de explosivo
HA28 por HA46 en los taladros con contenido de
carbón y los cercanos al manto.
Evaluación Económica
Con el fin de evaluar el beneficio económico que
contrajo la reducción de la dilución, se realizó un
análisis económico que se basó en las siguientes
premisas:
El beneficio económico se calculó en función al
material M3B. No se realizó en función al
material M1 porque no se conoce cuánto tonelaje
podría estar relacionado con el material M3B. Sin
embargo, sí se supo que el plan de minado para el
siguiente año implicaba explotar
aproximadamente 1,462 MT de M3B. Beneficio
está expresado con la siguiente fórmula:
Beneficio ($)= Ore Rec*(Precio-TRC)*(100%-
Royalty%)
El costo está expresado con la siguiente fórmula:
Costo Proceso ($) = TonsOre * Costo Proceso
Unitario
Por los tanto se muestra la siguiente tabla:
Tabla 4. Evaluación económica
Discusión
El grado de fractura miento producto de la
voladura es variable a través del yacimiento y
depende de la competencia de los estratos.
Aunque no se ha podido determinar con precisión
la frecuencia de fracturas (ff/m) por falta de
limpieza en los taludes, se ha observado que el
fracturamiento es importante en zonas de fallas
principales llegando a valores por sobre las 15
ff/m. por lo general la frecuencia de fracturas
varía desde 1 a > 10 ff/m. en sectores poco
competentes y frágiles se presenta el mayor
fracturamiento, mientras que materiales
competentes de mayor resistencia presenta la
menor frecuencia de fracturas alcanzando valores
de hasta < 1 ff/m (Muñoz, M. Alarcón, 2009), los
cuales se comparan con los resultados de la tabla
2 donde el promedio de fracturamiento es de
13,62 cm.
Lo que se observó en los resultados del trabajo de
investigación de ROMERO N.(2009) analizó la
granulometría (véase tabla 5) del carbón
muestreado del piso del manto 270, el cual se
observa que el mayor porcentaje de la muestra es
de menor tamaño, confirmando que el carbón que
queda después de la extracción, por maquinación
de la excavadora es el producto de la impotencia
del balde de la máquina y sus dientes para poder
recuperar el tamaño de un 1/4 pulgada, 1/3
pulgada, 1 pulgada y 2 pulgadas. El tamaño de 4
pulgadas y 3 pulgadas, puede ser atribuido a fallas
en la manipulación de la maquina por parte del
operador; comparándolos con nuestros resultados
arrojo que el valor de la granulometría es de 13,62
cm (5,36”) el cual sobrepasa al porcentaje
expuesto en la tabla 5, lo que nos indica que habrá
una mayor recuperación del tamaño del carbón.
Tabla 5. Mina Santander-geología
EJERCICIO DE GEOLOGÍA
GRANULOMETRÍA % ACUMULADO
4" 97,74
3" 94,57
2" 79,32
1" 53,14
1/2" 32,80
1/4" 19,28
De los datos obtenidos en la tabla 3, se deduce que
la dilución del material M1 es de 1,93% y del
material M3B fue de 14,03%, sin embargo, de
acuerdo a Ebrahimi A (2013) menciona que: “Los
factores de dilución que se utilizan en recursos y
reservas, es aceptable que la dilución este
alrededor del 5% para la línea base, y para los
metales como un depósito de pórfido de cobre es
del 10%, acercándose el valor obtenido a lo
descrito, manteniéndose así en un margen
aceptable” (p. 11).

7. Conclusion
 La Voladura Bajo Manto es una
metodología que se puede aplicar en
yacimientos epitermales de Oro donde
hay presencia de mantos de carbón para
maximizar la recuperación del material
limpio y controlar el efecto de la dilución
del manto.
 La aplicación de la técnica Voladura Bajo
Manto logró reducir la dilución del
material limpio de 4.63% a 1.93%, lo que
significó una mejora de 41.68%. Por su
parte la dilución del material carbonoso
pasó de 25.62% a 14.03%, lo que
representó una mejora de 54.76%.
 El análisis del detritus de la perforación
puede dar una información general de los
tipos de roca, pero no permite identificar
con exactitud las distancias a las que se
encuentran desde el collar del taladro.
 Realizar Voladuras Bajo Manto
demandan un mayor tiempo de
preparación con respecto a las voladuras
convencionales por lo que es importante
trabajar con cierto margen de días entre
una voladura y otra.
 El tamaño de fragmentación se vio
ligeramente afectado, en vista que el P80
pasó de 12.50 a 13.62 cm. Uno de los
factores de este incremento es el
reemplazo de explosivo HA28 en lugar
de HA46 en los taladros con carbón y los
que rodean al manto. Sin embargo, este
incremento no contempló mayor
significado en el proceso de chancado.
 La ejecución permanente de Voladura
Bajo Manto generará un impacto
económico favorable a la utilidad de la
mina. El análisis realizado determinó un
incremento en la ganancia de $ 3,
439,016.
Referencia
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