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Cajamarca, Julio del 2013Curso:METODOS DE EXPLOTACION MINERA

Docente: Ing. ARMANDO BORQUEZ HUARA

Alumnos: GALVEZ MEJIA,Eduard.GONZALES SANCHEZ, Jose HUARIPATA HUARIPATA, MarielaOCON PAICO, VictorPAREDES DELASQUEZ , Edwin OsmarTORRES MEDIA, WalterESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA GEOLGICA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAMINADO POR CRATERES VERTICALES EN RETROCESO

1INTRODUCCINEste mtodo es conocido comnmente con el trmino VCR que proviene de "Crter Vertical en Retroceso cuyo fundamento se basa la teora de crteres.Este mtodo ha sido reconocido como el desarrollo ms importante de la tecnologa moderna del minado subterrneo, esto se debe a la introduccin de taladros con dimetros mayores. Es una aplicacin de la teora de C. Livingston de la voladura por crteres con cargas esfricas.Las ventajas del VCR sobre son las siguientes:Menor desarrollo, empleo de taladros de grandes dimetros, reduciendo los costos de perforacin y voladura, uso de cargas esfricas que disminuyen el factor de carga, mayor seguridad ambiental y operativa. La perforacin voladura, y carguo son operaciones independientes, mejor fragmentacin, posibilidad de grandes disparos con alta produccin de mineral.Planeamiento de Minas y Seguridad Minera

2OBJETIVOSMtodos d explotacin minera

METODO VCRI

El VCR fue estudiado por INCO como consecuencia de los altos costos y baja productividad en el minado de bloques de mineral y recuperacin de pilares2INCO posee una mina Cliff _North la que fue abierta en 19833

Desde el ao 1980 la aplicacin de este mtodo se extendi por las principales minas de Canad, USA, Australia etc., en el Per el VCR se aplic en la mina Monterrosas en los aos 1982 a 1985. 5

El concepto y desarrollo de las voladuras en crteres dio origen al mtodo VCR. El cual fue desarrollado por C. W. Livingston (1956). Permiti hace unos aos iniciar una nueva lnea de estudios para el mejor entendimiento del fenmeno de las voladuras y la caracterizacin de los explosivos.La voladura en crteres se realiza con cargas concentradas, esfricas o cubicas y con muy buena aproximacin a cargas cilndricas.

Una voladura de crter es un disparo cuando la carga esfrica es colocada y detonada debajo de la superficie, y que las ondas de choque se extienden en todas direcciones alrededor de dicha carga, donde el material circundante ser afectado formando un crter; este mismo efecto, se va a producir si la carga esfrica se coloca dentro del techo del tajeo obtenindose de este modo crteres invertidos.

A profundidad intermedia: En este caso el crter consigue el mayor volumen de roca removida.

se ilustra la influencia de la energa transmitida a la roca, segn la profundidad de la carga y el volumen del material roto o removido por la voladura

Cuando la carga es muy superficial: En este caso la mayor parte de la energa se transmite a la atmsfera en forma de onda areaCuando la carga est a una profundidad excesiva: Donde toda la energa se aplica sobre la roca fragmentndola y produciendo una alta intensidad de vibracinTEORIA DE LOS CRATERESSe basa en la teora de la carga esfrica y se aplica en voladuras primarias y recuperacin de pilares y sobre rotura, implica una mejor fragmentacin, reduce los requerimientos de labor y tiempo, minimiza completamente los daos de los techos.

LivingstonEfecto que produce una determinada carga esfrica a profundidades crecientes en una determinada formacinObservacionesA medida que se aumentaba la profundidad se incrementaba el volumen del crter de roca fracturada hasta alcanzar un mximo denominada Profundida optima (Do).Luego comienza a disminuir hasta que a una profundidad mnima que llamo Profundidad critica (N), no se produce fracturamiento en la superficie. N = E * W1/3 Ecuacin 2.

A la relacin entre estos dos parmetros los denomin Coeficiente de profundidad Optima.

Ao = Do / NEcuacin 1Ao = Coeficiente de profundidad ptima.Do = Profundidad ptima (en pies).N = Profundidad crtica (en pies).Tambin estableci que el volumen de roca fracturado es proporcional a la energa entregada por el explosivo, y que esta relacin es profundamente afectada por la ubicacin de la carga respecto a la superficie. N = Profundidad critica o distancia a la que el explosivo apenas puede fracturar la roca de la cara libre (en pies). E = Factor energa, adimensional, segn el tipo de explosivo o tipo de Roca. W= Peso de la carga (en libras).V/W = E3*A*B*CDc = A * E * W1/3 Ecuacin 4.

A = Dc/NEcuacin 3A = Relacin de profundidad.Dc = Distancia desde la cara libre hasta el centro de gravedad de la Carga (en pies). N = Profundidad critica (en pies)La profundidad ptima de la carga, en que maximiza el volumen del crter, se obtiene encontrando Ao a partir de la ecuacin 1Otra relacin importante, es la ecuacin que sirve para describir la accin del explosivo para fracturar la rocaV = Volumen del crter formado por una carga W ubicada a una determinada profundidad A = Utilizacin de la energa del explosivo.A = V / VoVo = Volumen del crter formado por una carga W ubicada a la profundidad ptima Do, Dc = Do.El mximo de A ser 1 cuando Dc =Do y V = Vo. Es una medida de la parte del explosivo utilizado en fragmentar.El valor de C es la razn adimensional del nivel de energa expresado como un volumen del crter bajo cualquier condicin al nivel de energa del crter de un disparo bajo condiciones de prototipo.B = ndice del comportamiento del materialB = (V/N3 )/(A*C) La carga esfrica se coloca en Do, V = Vo y A = C = 1 B = V / N3 Ecuacin 8El ndice del comportamiento del material de acuerdo a Livingston, es una medida de la parte de la energa del explosivo que se utiliza en el proceso de fracturar, compactar y deformacin plstica que precede a la fragmentacin.PRUEBA DE LOS CRTERSAntes de introducir en extenso el mtodo V.C.R. es necesario realizar pruebas de un disparo piloto.El factor E es una constante adimensional que depende de las propiedades del explosivo y del tipo de roca, es conveniente analizar el explosivo a utilizarDESCRIPCION DE LAS PRUEBAS DE LOS CRATERS

En la figura se muestra una curva ideal para el fracturamiento producido por la onda de choque en funcin de la profundidad de la carga. V = VOLUMEN DEL CRATERW = PESO DE LA CARGA EXPLOSIVADc = PROFUNDIDAD DE LA CARGAN = PROFUNDIDAD CRITICAAo = COEFICIENTE DE PROFUNDIDAD OPTIMALas pruebas se harn sobre el mismo material, con el mismo explosivo a emplearse en la produccin.El dimetro de los taladros deber ser en lo posible mayor o igual a 4 pulgadas. Los taladros deben ser perpendiculares a la cara libre en lo posibleLa serie de longitudes de los taladros ser lo ms grande posible para disponer de amplio rango de profundidad de carga.Las cargas explosivas tendrn una relacin Longitud/Dimetro de 6/1.La distancia crtica (N) se obtiene por observacin: los crteres son excavados ymedidos sus volmenes, con los datos obtenidos de la relacin de profundidad (=db/N) y el nivel de energa (V/W) se grfica la curva.

Esta curva idealizada, nos muestra la transicin de la zona de prdida de energa hacia el aire, rango de rotura de volmenes de roca, hasta la regin de la disminucin del volumen del crter.

Para la aplicacin del mtodo VCR, es necesario tener en consideracin las caractersticas operacionales del equipo "down the hole" o de similares caractersticas, por lo que el yacimiento debe ser de gran buzamiento y potencia.Down the hole perforadora que pueda introducirse en el taladro con objeto de trasladar al fondo del taladro la energa desplegada por cada golpe generado por el pistn de la perforadora. Lo mencionado anteriormente logr de manera inusitado aumentar los rendimientos habituales de perforacin alcanzados, especialmente enrocas durasLa Mquina Perforadora tiene como caractersticas principales su ahorro de energa, alta eficiencia y bajo ruido, bajo costo operativo, un amplio rango de aplicaciones, as como un fcil mantenimiento.Amplia capacidad de alcance de modulacin de amplitud.Caractersticas de Down the hole CONDICIONES DE APLICACIN DEL MTODO El yacimiento debe ser de regular potencia, de tal modo que el equipo "down the hole", pueda perforar por lo menos dos hileras de taladros por seccin y guardar cierta distancia de los contactos, con la roca encajonante, a fin de evitar la dilucin al realizar la voladura.Condiciones que debe tener el yacimiento

La condicin de que el yacimiento debe tener un gran buzamiento, obedece a que en yacimientos verticales se tendrn ptimos resultados al requerirse menor nmero de niveles de desarrollo.

Esta condicin, permite que se puedan perforar taladros verticales, ya que es sabido que la desviacin de perforacin es mnima. A medida que el buzamiento disminuye, se presenta una mayor desviacin de los taladros de perforacin

DESCRIPCIN DEL MTODOEl VERTICAL CRATER RETREAT (VCR) es un mtodo de minado que se basa en la teora de los crters.Consiste, en producir el arranque del material mediante cargas esfricas. Estas cargas deben ubicarse en taladros verticales o inclinados a una distancia adecuada de la cara libre.Consiste en el arranque del mineral por rebanadas ascendentes mediante el empleo de voladuras en crter. El mineral fragmentado puede permanecer dentro del hueco creado.PRINCIPALES VENTAJAS DEL MTODOElimina la preparacin de la chimenea.Mejora la fragmentacin.Buena recuperacin, dilucin moderada, buena seguridad, costes unitarios bajos, moderada flexibilidad, buena ventilacin y grado de mecanizacin. DESVENTAJAS MS IMPORTANTES Los yacimientos deben tener una potencia mnima 3m, una inclinacin superior a los 50 y contactos claros entre el estril y el mineral.Coste de las labores de preparacin, dilucin cuando los hastales son poco competentes y posibles atascos en conos tolva por sobre tamaos.PROCEDIMIENTO DE PREPARACIN Y MINADOSe desarrolla un nivel superior e inferior a lo largo y ancho de la estructura mineralizada. El mineral producto del desarrollo, es cargado en el mismo frente por equipos LHD. El nivel inferior, se perfora tambin a todo lo largo y ancho del mineral para preparar una cmara inferior de recepcin y extraccin del mineral disparado.

Fig. 1. VCR Casern Primario.

Fig. 2. VCR Casern Secundario.El material disparado cae por gravedad a la cmara inferior y desde los cruceros se realiza la extraccin por la galera lateral empleando equipos LHD.PROCEDIMIENTO DE TRABAJOLas mallas de perforacin utilizan comnmente dimetros de perforacin entre 4 y 6 . VOLADURA:Medida inicial de los taladros.Tapar / sellar el fondo de los taladros.Cebado y carguo de los taladros.Medida de altura de la carga.Sellado superior.Conexin al tren de encendido en el nivel superior.Fig. N 3 chimenea obtenida usando el mtodo v. c. r.

Fig. N 4 disposicin de la carga dentro de un Taladro

Fig. N 5 disposicin de la carga dentro de un TaladroANLISIS DE LAS VARIABLES DEL MTODO VCREl personal trabaja en todo momento fuera de la chimenea, con las ventajas que ello involucra. No se trabaja en ambiente txico, por acumulacin de gases producto de la voladura.La longitud mxima que se puede alcanzar esta dentro de los limites ms o menos de 50 metros a 70 metros.Las secciones ms utilizadas van desde 2 x 2 metros hasta un dimetro mximo de 5 metros, aunque este lmite puede ser mayor.Seccin del desarrollo.Seguridad del mtodo V.C.R.Longitud del desarrollo con el mtodo V.C.R.Se utilizar sostenimiento con este mtodo dependiendo del uso que se le destine a la chimenea. Se deber sostener, si la chimenea ser utilizada para el traslado de personalASPECTOS TERICOS DEL MTODO VCREl arranque se consigue detonando la parte inferior de los taladros, aprovechando las caractersticas de fracturamiento de cargas esfricas y avanzando hacia arriba en etapas sucesivas.SOSTENIMIENTO CUANDO SE USA EL MTODO V.C.R.En una carga esfrica, la energa producida por los gases, se transmiten radialmente hacia fuera del centro de la carga en todas direcciones .GEOMETRA DE LA CARGALas cargas esfricas han sido utilizadas tradicionalmente en una direccin vertical o inclinada hacia arriba, para formar un crter hacia una cara libre.

= DIAMETRO DE PERFORACIONL = 6 = LARGO DE LA CARGAV = VOLUMEN DEL CRATERW = PESO DE LA CARGAR = RADIO DEL CRATERFig. N 6 voladura tipo crter.

Fig. N 7 mecanismo de accin de una carga Esfrica.MINADO POR VCR EN EL PER

Durante las ltimas dcadas la minera ha experimentado un creciente desarrollo a nivel mundial. Las distintas variables que controlan un desarrollo minero han hecho que las empresas que se dedican a este rubro busquen la manera de disminuir sus costos as como tambin aumentar su produccin. El presente trabajo tiene como objetivo detallar la secuencia operacional para el desarrollo de chimeneas usando el mtodo del VERTICAL CRATER RETREAT (VCR), y mostrar los resultados obtenidos en las pruebas realizadas y la implementacin en las minas de CONSORCIO MINERO HORIZONTE S.A.

GENERALIDADESUBICACIN GEOGRFICA Y VIAS DE ACCESO: CONSORCIO MINERO HORIZONTE, se encuentra en el anexo de Retamas, distrito de Parcoy, provincia de Patz, departamento de La Libertad.Coordenadas geogrficas:Latitud: 08 01 50 sur

Longitud: 77 28 45 oeste

Altitud: 2750 msnm.

HISTRIAEn el periodo preincaico es posible que se hayan explotado algunas minas en vetas, adems de lavaderos. La regin aurfera de Pataz se encontraba dentro de los lmites de la Cultura Chim. Desde 1934 hasta 1960, Eulogio Fernandini, fundador del Sindicato Minero Parcoy desarroll en el rea la mina subterrnea ms grande del pas.El sindicato dej de operar en el ao 60, al agotarse los recursos minerales que poda explotarse .Rafael Navarro Grau y Jaime Uranga deciden procesar los relaves del rea y fundan el Consorcio Minero Horizonte.Actualmente el Consorcio Minero Horizonte posee ms de veinticinco mil hectreas de petitorios en la zona.GEOGRAFIA Y GEOMORFOLOGIA: El yacimiento se encuentra emplazado en la vertiente del flanco occidental de la Cordillera Oriental, perteneciente a la cuenca del Maran. Teniendo una topografa agreste, con valles agudos y profundos que se formaron segn las corrientes principales. En la Regin de Pataz, los picos alcanzan alturas de hasta 4,000 m.s.n.m. GEOLOGIA: Las principales estructuras mineralizadas se orientan segn la direccin de fallamiento NO-SE y con un buzamiento variable al noresteDETERMINACIN DE LOS PARMETROS DE DISEO PARA LA EJECUCIN DE CHIMENEAS USANDO EL MTODO VCR.En la etapa de pruebas para la implementacin de chimeneas con el mtodo del VCR en Consorcio Minero Horizonte, se desarroll una chimenea en la mina Milagros de seccin 2mx2m, longitud 64m, inclinacin 75 con fines de chimenea de traspaso.PRUEBAS DE LOS CRATERS: Determinacin de burden, espaciamiento, malla de perforacin se realizaron pruebas de los crters ELECCIN DEL LUGAR DONDE SE REALIZARON LAS PRUEBASUBICACIN DE LOS TALADROS PARA LAS PRUEBAS DE LOS CRATERS

REPRESENTACION DE LOS RESULTADOS DE LA VOLADURA DE LOS CRATERS

V: Volumen del crterDc: Profundidad de la cargaN: Profundidad crticaDe la grfica se determina:

Profundidad crtica (N) = 11 pies

CURVA DE COMPORTAMIENTO DE LA VOLADURAV : Volumen del crterV: Volumen de la carga explosivaDc: Profundidad de la cargaN: Profundidad crticaDe la grfica se determina:

Coeficiente de profundidad ptima (o=Dc/N) : 0.7DETERMINACIN DE LOS PARMETROS DE DISEO:METODO POR VOLUMEN (GRANT)De la grfica V v/s Dc se determina Profundidad crtica (N): 240 cmDe la grfica Dc/N vs V/V' Relacin de profundidad (o): 0.7 Factor de energa (E = N/V'1/3) 19.54 Radio del crater ( R ): 1.50BURDEN (B = o*E*(V')1/3) 168 cms 1.7 mESPACIAMIENTO (E