INFORME DE PRÁCTICAS EN PERFORACIÓN Y VOLADURA

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Informe de Prácticas en Perforación y Voladura 2011  1 INFORME DE PRÁCTICAS EN PERFORACIÓN Y VOLADURA ELABORADO POR: Raúl Martín Espinoza Dios Practicante del Área de Operaciones Mina de Minera La Zanja Egresado de Ingeniería de Minas de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos REVISADO POR: Ing. Dino Yancachajlla Tito Jefe de Perforación y Voladura de Minera La Zanja ÁREA: Operaciones Mina FECHA: Del 03 de Enero al 03 de Febrero de 2011

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Informe de Prácticas en Perforación y Voladura 2011

 

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INFORME DE PRÁCTICAS EN PERFORACIÓN Y VOLADURA

ELABORADO POR:

Raúl Martín Espinoza Dios

Practicante del Área de Operaciones Mina de Minera La Zanja

Egresado de Ingeniería de Minas de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos

REVISADO POR:

Ing. Dino Yancachajlla Tito

Jefe de Perforación y Voladura de Minera La Zanja

ÁREA:

Operaciones Mina

FECHA:

Del 03 de Enero al 03 de Febrero de 2011

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ÍNDICE

INTRODUCCIÓN 3

PERFORACIÓN 4

Principios de Perforación Rotopercutiva 5

Parámetros de Perforación en Minera La Zanja 7

Análisis de Estándares Operativos con la Perforadora SKF – 11 8

Costos Operativos en Operación 17

VOLADURA 19

Parámetros de Voladura en Minera La Zanja 20

Análisis de Fragmentación 23

Costos Operativos en Voladura 26

Uso de Cámaras de Aire y Retenedores de Energía 28

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 30

BIBLIOGRAFÍA 31

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INTRODUCCIÓN

La mina La Zanja está ubicada en el departamento de Cajamarca, provincia de Santa Cruz

de Succhabamba, distrito de Pulán; a una altitud promedio de 3500 msnm. Realiza sus

operaciones a través de explotación superficial en dos tajos abiertos, San Pedro Sur, que

entró en producción en Setiembre de 2010 y Pampa Verde, que entrará en producción a

finales del 2011 aproximadamente. El proceso de recuperación metalúrgica se realiza porlixiviación en pads con cianuro y la solución rica es procesada en una planta de adsorción,

desorción y regeneración (ADR) de carbón activado, finalmente el precipitado electrolítico

es fundido para la obtención de barras doré (oro y plata).

El propósito del presente informe es mostrar los detalles de la operación de Perforación y

Voladura que se lleva a cabo en Minera La Zanja, explicar la importancia de esta operación

y dar a conocer la forma en que interactúa con las diferentes etapas del proceso de

obtención de oro, así como identificar oportunidades de mejora que contribuyan aoptimizar el minado.

Para ello se ha realizado mediciones de tiempos y de otros parámetros de los equipos de

perforación, con el objetivo de calcular su rendimiento y poder determinar estándares

operativos. Y también análisis de fragmentación por fotografía que nos permitan analizar

los resultados de la voladura.

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PERFORACIÓN 

La perforación en Minera La Zanja se realiza con dos equipos, una perforadora SKF  – 11 de la

marca Bucyrus, con la que se realiza la perforación de los taladros de producción y una

perforadora PANTERA 1500 de la marca Tamrock para perforaciones en las crestas y en los

taladros de recorte en las paredes del límite final del tajo.

Ambas perforadoras realizan el trabajo por perforación rotopercutiva con brocas de botones, la

SKF  – 11 usa el sistema de Martillo en Fondo o DTH (Down The Hole) mientras que la PANTERA

1500 usa el sistema Martillo en Cabeza o TH (Top Hammer).

Perforadora SKF – 11

BUCYRUS

Perforadora PANTERA 1500 T

TAMROCK

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PRINCIPIOS DE PERFORACIÓN ROTOPERCUTIVA

Existen 4 funciones principales en la perforación rotopercutiva:

  Percusión: Permite la penetración de la broca de perforación en la roca. La potencia de

percusión transmitida por la sarta de perforación es una combinación de fuerza yfrecuencia de impacto. Esta potencia se controla directamente mediante el nivel de la

presión de percusión.

Uno de los aspectos básicos de la perforación es la capacidad de

transferencia de energía del equipo. Existe un máximo de energía cinética

que se puede transferir con un equipo de perforación de un cierto tamaño.

Cuando se supera la capacidad de transferencia de energía del equipo,

aumentarán rápidamente los daños en el mismo.

La potencia de percusión utilizada depende del terreno que se está

perforando. Si la roca es blanda, se debe utilizar presión más baja; si es

dura, puede utilizar una presión mayor. El valor de la presión de percusión

suele ser un equilibrio de la tasa de penetración y durabilidad del equipo.

En los martillos en fondo la energía del pistón se transmite directamente

sobre la broca, por lo que el rendimiento es mayor. En estos sistemas de

perforación la potencia de percusión es el parámetro que más influye en la

velocidad de penetración.

  Avance: El objetivo del avance es mantener a la broca de perforación en contacto con la

roca. Cuando se aumente la presión de percusión, también se debe aumentar la presión

del avance.

La fuerza de avance correcta depende de la presión de percusión, del tipo de

roca, de la profundidad del barreno, así como del tamaño y del tipo de equipo

de perforación. La roca fracturada se debe perforar utilizando una presión de

percusión y una presión de avance bajas.

Una mayor fuerza de avance no implica un aumento de la tasa de penetración,

sino que sólo aumentará el desgaste de la broca; se producirán desviacionesde la barra y se generarán presiones de rotación superiores a las normales.

Una fuerza de avance demasiado baja da lugar a que la broca no esté en firme

contacto con la roca que se está perforando. Si se permite que esto ocurra, la

energía de percusión hará que la broca rebote, en lugar de que penetre en la

roca, provocando daños en la sarta de perforación.

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  Rotación: La función principal de la rotación en la perforación rotopercutiva es hacer

girar la boca a una nueva posición después de cada impacto del pistón.

La velocidad óptima de rotación depende de la geometría de la broca, su

tamaño y la perforabilidad de la roca (dureza, abrasión, etc.), así como de

las restante funciones principales de la perforación.

Una velocidad de rotación demasiado baja producirá pérdidas de energía

debido a que se recortan los fragmentos de roca y a las bajas tasas de

penetración. Los recortes salen del taladro como material molido y no

como fragmentos.

Una velocidad de rotación demasiado alta da lugar a un excesivo desgaste

de la broca debido a que la roca se rompe por rotación más que por

percusión. Asimismo, una velocidad de rotación superior a la requerida

produce que los manguitos de acoplamiento queden demasiado apretados

provocando, de este modo, problemas de desacoplamiento.

  Barrido: El objeto del barrido es eliminar los recortes de roca del barreno durante la

perforación.

El aire de barrido se dirige a la parte inferior de barreno a través de la sarta

de perforación y de los orificios de la broca de perforación.

Los recortes de la roca se mezclan con el agua de barrido y salen por

soplado a través del espacio anular que existe entre la sarta de perforacióny la pared del barreno.

Un barrido incorrecto dará lugar a una baja tasa de penetración (mayor

recorte), menor duración más desgaste de la broca y una mayor

posibilidad de que se atasquen las barras.

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PARÁMETROS DE PERFORACIÓN EN MINERA LA ZANJA

Longitud de Perforación: La longitud de perforación en Minera La Zanja está supeditada a la

altura de los bancos en el tajo, la cual es de 6 metros. Se considera además una sobre-perforación

que varía entre 0.4 y 0.8 metros dependiendo del tipo de roca, por lo que la longitud de

perforación promedio es de 6.6 metros.

Diámetro de Perforación: El diámetro de perforación es uno de los parámetros más

importantes de esta operación y depende de muchos factores, de la longitud del taladro, del tipo

de roca, del tipo de perforadora, de tipo de broca, etc. Los diámetros usados en minería superficial

varían desde las 2” (50 mm) hasta las 13 ¾” (349 mm). En Minera La Zanja se trabaja con un

diámetro de 6 ¾” (170 mm) para taladros de producción que son perforados con la SKF – 11 y con

5” (127 mm) para taladros de recorte hechos por la PANTERA 1500.

Para las barras, el diámetro en el caso de la SKF – 11 es de 5” mientras que en la PANTERA es de 4

½”. 

Velocidad de Rotación: La velocidad de rotación dependiendo del tipo de roca puede variar

según el siguiente cuadro:

TIPO DE ROCAVELOCIDAD DE ROTACIÓN

(rpm)Muy Blanda 40 - 60

Blanda 30 - 50Media 20 - 40Dura 10 - 30

Según las mediciones de campo y de acuerdo al tipo de roca (media – dura) que se encuentra en

Minera La Zanja, la velocidad de rotación fluctúa entre 30 – 35 rpm.

Pull Down: El pull down varía de acuerdo al tipo de roca presente entre 500 a 700 PSI.

Malla de Perforación: La malla de perforación es la forma en que se distribuyen los taladros en

un proyecto de voladura y puede ser cuadrara, triangular equilátera, rectangular, etc. En Minera

La Zanja, aunque no se cuenta aún con una zonificación geomecánica que permita establecer

clasificaciones, durezas y resistencia a la compresión de las rocas, se cuenta con una zonificación

básica según tipo de dureza producto de las alteraciones, elaborada por el departamento de

Geología. La malla que se usa es triangular equilátera con un espaciamiento (E) de 5.6 metros y

burden (B) de 4.87 para rocas de dureza 1 y 2 (alteración argílica y argílica avanzada), y con

espaciamiento de 5.4 metros y burden de 4.7 para rocas de dureza 3 (alteración de silicificación).Para el caso de los taladros de recorte se estuvo trabajando con un espaciamiento de 4.5 metros,

pero se registraron zonas en los taludes finales donde el ángulo era de casi 75°, cuando el diseño

indica que deben ser de 65°, por lo que se planea y se recomienda disminuir el espaciamiento a

3.5 o a 3 metros de ser necesario. El número de taladros por proyectos es variable pero en

promedio se hacen 200 taladros por proyecto de voladura.

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Malla Triangular Equilátera usada en la operación

ANÁLISIS DE ESTÁNDARES OPERATIVOS DE LA PERFORADORA SKF – 11

Descripción del Proceso de Operación de la Perforadora SKF  – 11Los trabajos de perforación con la Perforadora SKF  – 11 se inician con el trazado de la malla de

perforación a cargo del personal de topografía. Luego la perforadora es llevada, después de un

tiempo de calentamiento (8 a 10 minutos), hacia la zona del proyecto de perforación como todo

equipo pesado, siempre ploteado (escoltado) por un vehículo liviano.

El personal que interviene en la perforación son 2, un operador de la perforadora y un ayudante

de perforista. El operador controla toda la máquina desde la cabina y el ayudante dirige al

operador al momento de posicionarse en el punto a perforar, además de realizar la verificación y

el metraje de los taladros perforados.

Luego de posicionarse, se procede a estabilizar la perforadora con unas gatas hidráulicas

incorporadas al equipo y para esto el operador cuenta con la ayuda de un ojo de pollo dentro de la

cabina. Para el inicio de la perforación, se utiliza agua en los primeros 50 cm. con el objetivo de

emboquillar el taladro y evitar que se derrumbe.

Interior de la Cabina de Operación

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Después de acabar la perforación, el ayudante realiza la verificación y si la wincha con la plomada

no llega hasta el fin del taladro, se procede a una reperforación. Al finalizar se sueltan las gatas

hidráulicas y se dirige hacia el siguiente taladro para continuar con la operación.

Perforadora SKF – 11 en operación

Parámetros de Operación de la Perforadora SKF – 11

La SKF  – 11 tiene un motor de 650 HP de potencia, con 12 cilindros C27, un consumo de

combustible promedio de 250 galones de Diesel 2 y 250 galones de agua al día, teniendo en

cuenta que el tiempo promedio de trabajo por día es de 20 horas y una presión de aire para

operación de 280 PSI. Para el desplazamiento de la perforadora, las velocidades varían entre 3 y 5

Km/hr.

La longitud de las barras de perforación es de 9 metros (30 ft), pero el equipo cuenta con una

tambora que permite almacenar hasta 4 barras más, por lo que puede llegar a perforar hasta 45

metros. Para el caso de Minera La Zanja no se estuvo necesitando usar la tambora ya que con una

sola barra era suficiente, pero debido a que el modelo de bloques para recursos de la mina es

deficiente, se va a iniciar la perforación a 3 bancos (18 metros) con el objetivo de hacer el

muestreo de los blast holes que permita mejorar el planeamiento a corto plazo.

El diámetro máximo que se puede perforar es de 7 7/8”, pero como se mencionó anteriormente se

perf ora con brocas de botones de 6 ¾” de diámetro. 

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Brocas de Botones usados en Minera La Zanja

Estudio de Tiempos, Rendimientos y Perforación Específica con la Perforadora SKF – 11

Para el estudio de tiempos, rendimientos y perforación específica de este equipo se han tomado

datos en campo de tiempos en perforación tanto para taladros de producción en zonas centrales

de los proyectos de perforación, como para taladros de producción en la cresta, que son los que

demandan más tiempo debido en primer lugar a la dificultad para posicionar el equipo y también

en la dificultad para perforar continuamente por la mayor presencia de fracturas.

A continuación se mostrará uno tabla con los datos de campo. El ciclo de operación identificado

consistió básicamente en lo siguiente:

  TTP: Tiempo de Transporte y Posicionamiento

  TP: Tiempo de Perforación  TR: Tiempo de Reperforación (en caso hubiese)

  TM: Tiempos Muertos (mantenimiento, chequeo, etc. en caso hubiese)

La suma de esos cuatro tiempos nos dará el tiempo total de perforación por taladro:

TT = TTP + TP + TR + TM

Con los datos de tiempos de perforación (neto) y tiempos totales de perforación, obtendremos en

la misma tabla algunos parámetros de rendimiento como velocidad de penetración y velocidad de

perforación:

Velocidad de Penetración = Longitud de Taladro (m)

T Tiempo de Perforación (TP) (Hr)

Velocidad de Perforación = Longitud de Taladro (m)

T Tiempo Toral (TT) (Hr)

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TALADROS CENTRALES

TaladroTiempo

(Hr)Tiempo(Min)

Tipo deTrabajo

Tiempo dePerforación

(Hr)

Tiempo dePerforación

(Min)

Longitudde

taladro

Velocidad dePenetración

(m/hr)

Velocidadde

Perforación(m/hr)

0.142 8.50Calentamiento

del equipo

1

0.058 3.50 TTP

0.303 18.17 6.4 50.42 21.140.127 7.62 TP

0.042 2.50 TR

0.076 4.55 TM

2

0.036 2.15 TTP

0.315 18.92 6.5 54.17 20.620.120 7.20 TP

0.159 9.57 TR

0.000 0.00 TM

3

0.019 1.17 TTP

0.142 8.52 6.5 53.06 45.790.123 7.35 TP

0.000 0.00 TR

0.000 0.00 TM

4

0.023 1.40 TTP

0.261 15.65 6.5 40.34 24.920.161 9.67 TP

0.076 4.58 TR

0.000 0.00 TM

5

0.015 0.92 TTP

0.154 9.25 6.5 46.80 42.160.139 8.33 TP

0.000 0.00 TR

0.000 0.00 TM

6

0.028 1.67 TTP

0.167 10.00 6.8 48.96 40.800.139 8.33 TP

0.000 0.00 TR

0.000 0.00 TM

7

0.033 2.00 TTP

0.149 8.92 6.7 58.12 45.080.115 6.92 TP

0.000 0.00 TR

0.000 0.00 TM

8

0.033 1.95 TTP

0.147 8.85 6.8 59.13 46.100.115 6.90 TP

0.000 0.00 TR

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12

0.000 0.00 TM

9

0.026 1.57 TTP

0.112 6.73 6.5 75.48 57.920.086 5.17 TP

0.000 0.00 TR

0.000 0.00 TM

10

0.031 1.85 TTP

0.129 7.75 6.6 67.12 51.100.098 5.90 TP

0.000 0.00 TR

0.000 0.00 TM

11

0.028 1.67 TTP

0.142 8.53 6.6 57.67 46.410.114 6.87 TP

0.000 0.00 TR

0.000 0.00 TM

12

0.026 1.53 TTP

0.146 8.75 6.6 54.87 45.260.120 7.22 TP

0.000 0.00 TR

0.000 0.00 TM

13

0.027 1.60 TTP

0.167 10.02 6.3 50.74 37.740.124 7.45 TP

0.016 0.97 TR

0.000 0.00 TM

14

0.034 2.07 TTP

0.158 9.48 6.6 53.39 41.760.124 7.42 TP0.000 0.00 TR

0.000 0.00 TM

15

0.072 4.30 TTP

0.194 11.63 6.5 53.18 33.520.122 7.33 TP

0.000 0.00 TR

0.000 0.00 TM

16

0.032 1.92 TTP

0.178 10.67 6.6 45.26 37.120.146 8.75 TP

0.000 0.00 TR0.000 0.00 TM

0.056 3.37Aseguramiento ybajada de torre

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Promediando los datos, obtenemos los tiempos promedios en perforación de taladros centrales:

  TTP centrales = 1.95 min 

  TP centrales = 7.40 min 

  TR centrales = 1.1 min 

  TM centrales = 0.28 min 

TT (prom) = 1.95 + 7.4 + 1.1 + 0.28

TT centrales (prom) = 10.74 min

También podemos calcular las velocidades promedio de penetración y perforación:

Velocidad de Penetración – centrales (prom) = 54.29 m/hr

Velocidad de Perforación – centrales (prom) = 39.84 m/hr

A continuación ahora se mostrará la tabla con los datos para taladros hechos en la cresta:

TALADROS EN LA CRESTA

TaladroTiempo

(Hr)Tiempo(Min)

Tipo deTrabajo

Tiempo dePerforación

(Hr)

Tiempo dePerforación

(Min)

Longitudde

taladro

Velocidad dePenetración

(m/hr)

Velocidad dePerforación

(m/hr)

1

0.110 6.58 TTP

0.756 45.333 6.5 27.86 8.60

0.233 14.00 TP

0.342 20.50 TR

0.071 4.25 TM

2

0.049 2.92 TTP

0.260 15.583 6.5 33.43 25.030.194 11.67 TP

0.017 1.00 TR

0.000 0.00 TM

3

0.058 3.50 TTP

0.247 14.833 6.4 33.88 25.890.189 11.33 TP

0.000 0.00 TR

0.000 0.00 TM

4

0.021 1.28 TTP

0.167 10.000 6.6 45.43 39.600.145 8.72 TP

0.000 0.00 TR

0.000 0.00 TM

50.066 3.98 TTP

0.290 17.417 6.5 29.03 22.390.224 13.43 TP

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14

0.000 0.00 TR

0.000 0.00 TM

6

0.044 2.67 TTP

0.435 26.083 6.5 20.35 14.950.319 19.17 TP

0.071 4.25 TR

0.000 0.00 TM

7

0.036 2.18 TTP

0.243 14.583 6.4 33.54 26.330.191 11.45 TP

0.016 0.95 TR

0.000 0.00 TM

8

0.028 1.67 TTP

0.170 10.200 6.5 45.70 38.240.142 8.53 TP

0.000 0.00 TR

0.000 0.00 TM

9

0.156 9.35 TTP

0.489 29.317 6.6 30.62 13.510.216 12.93 TP

0.000 0.00 TR

0.117 7.03 TM

10

0.094 5.63 TTP

0.235 14.083 6.5 46.15 27.690.141 8.45 TP

0.000 0.00 TR

0.000 0.00 TM

Promediando los datos, obtenemos los tiempos promedios en perforación de taladros en la cresta:

  TTP cresta = 3.98 min 

  TP cresta = 11.97 min 

  TR cresta = 2.67 min 

  TM cresta = 1.13 min 

TT (prom) = 3.98 + 11.97 + 2.7 + 1.13

TT cresta (prom) = 19.74 min

También podemos calcular las velocidades promedio de penetración y perforación:

Velocidad de Penetración – cresta (prom) = 34.6 m/hr

Velocidad de Perforación – cresta (prom) = 24.22 m/hr

Como se puede apreciar, hay una marcada diferencia entre tiempos y parámetros de taladros

centrales y taladros de cresta. Por lo que, para tener un dato que nos permita hacer cálculos

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generales considerando ambos tipos de taladros (cresta y centrales), se ha hecho un promedio

ponderado, considerando un peso de 85% para taladros centrales y 15% para taladros de cresta:

TT = TT centrales x 0.85 + TT cresta x 0.15

TT = 10.74 x 0.85 + 19.74 x 0.15

TT = 12.09 min/tal

V Pen = V pen centrales x 0.85 + V pen cresta x 0.15

V Pen = 54.29 x 0.85 + 34.6 x 0.15

V Penetración = 51.34 m/hr

V Perf = V perf centrales x 0.85 + V perf cresta x 0.15

V Perf = 39.84 x 0.85 + 24.22 x 0.15

V Perforación = 37.5 m/hr

0

5

10

15

20

25

TTP TP TR TM TT

taladros centrales

taladros de cresta

Promedio

0.0010.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

VelPenetración

VelPerforación

taladros centrales

taladros de cresta

Promedio

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Como se mencionó anteriormente, el número promedio de taladros por proyecto es de 200

taladros, y considerando también que la longitud de los taladros es de 6.6 metros, podemos

calcular el tiempo que demandaría la perforación para un proyecto:

Tiempo de perforación por proyecto = N° de taladros x Longitud de taladro 

Velocidad de Perforación 

Tiempo de perforación por proyecto = 200 tal x 6.6 m/tal 

37.5 m/hr 

Tiempo de perforación por proyecto = 35.2 horas

Considerando que las guardias son de 12 horas, pero restándoles el tiempo de refrigerio y

demoras por cambio de guardia, se reduce a 10 hr/gdia, por lo que tendríamos:

Tiempo de perforación por proyecto = 35.2 horas/10 hr/gdia

Tiempo de perforación por proyecto = 3.5 guardias

Para calcular la perforación específica, se calculará primero el tonelaje por taladro:

Tonelaje por taladro = B x E x H x ρ 

  B: Burden

  E: Espaciamiento

  H: Altura de Banco

  ρ: Densidad del Material

Tonelaje por taladro = 5.6 m x 4.87 m x 6 m x 2.374 ton/m3 

Tonelaje por taladro = 388.5 ton/tal

→ Perf Esp = Longitud de Taladro

Tonelaje/tal

Perf Esp = 6.6 m

388.5 ton

Perforación Específica = 0.017 m/ton

Considerando que el movimiento diario promedio de material entre mineral y desmonte es de

35,000 toneladas, con stripping ratio de 0.64. Se tiene que para un mes, los metros perforados

son:

Metros perforados = 0.017 m/ton x 35 000 ton/día x 30 días/mes

Metros perforados = 17 850 m/mes

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COSTOS OPERATIVOS EN PERFORACIÓN

Se puede calcular el costo horario del equipo de perforación, teniendo en cuenta los siguientes

ítems:

  Costo financiero o de capital  Costo de amortización o depreciación

  Costo de intereses, seguros e impuestos

  Costo de mantenimiento y reparaciones

  Costo de mano de obra

  Costo de combustible y energía

  Costo de aceites, grasas y filtros

Distribución de Costos de Perforación

Distribución de costos en accesorios de perforación

Para el caso de Minera La Zanja, la operación de minado la realiza una empresa contratista, y el

costo horario del equipo de perforación, según dato es de 140 US$/hr

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TDC

Para calcular el Costo Total de Perforación o TDC (Total Drill Cost), se hace mediante la siguiente

fórmula:

TDC = Costo de Broca + Costo Horario de Equipo de PerforaciónVida Útil de Broca Velocidad de Perforación

  Costo de Broca Nueva: US$ 1100

  Costo de Afilado: US$ 200

  Vida Útil Inicial: 800 metros

  Vida Útil Afilada: 600 metros

Cada broca en La Zanja es afilada dos veces después de haber cumplido su vida inicial:

TDC = 1100 + 2x200 US$ + 140 US$/hr

800 + 2x600 m 37.5 m/hr

→ TDC = 4.48 US$/metro

Con este dato del Costo Total de Perforación y la Perforación Específica, se puede calcular el Costo

Unitario de Perforación por Tonelada

Costo Unitario de Perforación = TDC x Perforación Específica

Costo Unitario de Perforación = 4.48 US$/m x 0.017 m/ton

Costo Unitario de Perforación = 0.08 US$/ton

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VOLADURA

La voladura en Minera La Zanja es una de las operaciones más críticas debido a la presencia de

bosques en la parte baja del Tajo San Pedro Sur y es además una de las más importantes dentro

del proceso de recuperación del oro, ya que la lixiviación en pads se realiza con el material tal y

como sale de la voladura, sin chancado previo. Por lo que el objetivo de esta operación es lograr

una adecuada fragmentación, que permita maximizar la recuperación del oro, minimizando el

impacto a los bosques y a las comunidades cercanas.

Presencia de Bosques en la parte baja del Tajo San Pedro Sur

Mientras más fragmentado sea el mineral que se lleve al pad, aumentará la eficiencia del proceso

de lixiviación; por lo que es importante tener en cuenta en este caso, que el costo mínimo en

voladura no necesariamente va a significar mejoras en el proceso total de obtención de oro. El

control de la fragmentación se hace a través de análisis por fotografías, con lo cual se puede

calcular el P80, que dede fluctuar entre las 4 – 7 pulgadas.

Lixiviación del mineral en pads con cianuro, por el método de goteo.

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PARÁMETROS DE VOLADURA EN MINERA LA ZANJA

Tipo de Explosivo

El explosivo usado en Minera La Zanja es Anfo Pesado o Heavy Anfo (Anfo + Emulsión Matriz), el

Anfo está compuesto por Nitrato de Amonio y Petróleo en una relación 94 a 6 % respectivamente.Existen diversos tipos de nitrato en el mercado, entre ellos tenemos: Prillex, Orange Label,

Cachimayo, Yara, Beresnike, Acron, etc. el que se usa en La Zanja es el nitrato Prillex, el cual es

proveído, junto con la emulsión matriz, por EXSA.

Tabla de características de los Heavy Anfo

El carguío de explosivo en los taladros se hace con un camión fábrica, el cual es abastecido con

nitrato de amonio en forma de prills, emulsión matriz y petróleo, dentro del camión se realiza la

mezcla de explosivo según el requerimiento. La mezcla más usada en La Zanja varía de 37 a 46

(Emulsión/Anfo).

Camión fábrica Quadra usado en La Zanja

EMULSIÓN

/ANFO

Densidad

(g/cm3)

Volumen

normal de gas

(l/kg)

Presión de

Explosión

(Kbar)

Presión de

Detonación

(Kbar)

Calor de

Explosión

(KJ/kg)

Velocidad de

Detonación

VOD (m/s)

Potencia Relativa

por Volumen RBS

(Anfo = 100)

Potencia R elativa

por Volumen RWS

(Anfo = 100)

Resistencia al

Agua

100/0 1.24 1011.8 36 105 2641 5800 112.7 73.2 Excelente

90/10 1.25 1010.2 38 100 2753 5700 117.3 76 Excelente

80/20 1.26 1008.8 40 95 2870 5600 122.5 78.7 Excelente

75/25 1.265 1008 41 94 2929 5500 125.2 80.2 Excelente

70/30 1.27 1006.8 42 93 2989 5400 127.9 81.6 Excelente

60/40 1.28 1003.5 44 92 3108 5400 133.6 84.6 Excelente

50/50 1.3 998.5 47 90 3244 5300 140.7 87.7 Buena

40/60 1.25 993.4 45 85 3368 5300 140.2 90.5 Deficiente

30/70 1.21 983.5 43 80 3507 5200 139.7 93.8 Deficiente

25/75 1.17 997 40 74 3584 5100 137.8 95.4 Mala

20/80 1.1 971 36 65 3656 4900 131.5 96.9 Muy mala

10/90 1 961.6 30 60 3729 4700 121.8 98.6 Muy mala

0/100 0.81 959 18 40 3815 4500 100 100 Nula

CARACTERÍSTICAS DE LOS HEAVY ANFO

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Accesorios de Voladura

La iniciación de la carga explosiva se realiza con Booster de 1 libra. El sistema de iniciación es el

Nonel (no eléctrico), anteriormente se usaba cordón detonante 5P, pero debido al ruido que

generaba se decidió cambiar y usar el sistema silecioso Nonel Dual Antiestático. Adicional a esto se

usan conectores unidireccionales de superficie y mecha de seguridad.

Nonel Dual Antiestático Booster ENAEX de 1 libra

Diseños de Voladura

La distribución de la carga explosiva en los taladros varía si estos son de producción o de recorte,

para los de producción la longitud del taco es de 2.5 en promedio y para los de recorte el taco es

de 3.5 en promedio. El material usado para el taco es material detrítico y el llenado se hace

manualmente.

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Secuencias de Salida y Direccionamiento de Voladura

El direccionamiento de una voladura va a depender de la secuencia de salida junto con el punto

donde se inicia dicha voladura. Para disparar bancos en Minera La Zanja, se hace en dos etapas, en

primera instancia se hace un disparo sin cara libre hacia el interior del banco, de tal manera que

para el siguiente disparo se direcciona hacia el medio del banco con la nueva cara libre generada,para no impactar los bosques.

Direccionamiento hacia dentro del tajo

Los tiempos de retardo usados en taladros de la misma fila son de 17 ms, y para retardos de

superficie se usan tiempos de 42, 65 y 109 ms.

Tiempos de retardo que determinan la secuencia de salida

Para tener un mejor control en las secuencias de salida y direccionamiento de las voladuras que

permita minimizar el impacto a los bosques, se tiene pensado implementar el sistema de iniciación

electrónica, lo cual ayudaría también a minimizar las vibraciones y mejorar la fragmentación

obtenida.

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ANÁLISIS DE FRAGMENTACIÓN CON SPLIT DESKTOP

Para el análisis de fragmentación por fotografía se cuenta con el programa Split Desktop Versión

3.0, el cual toma como referencia esferas cuya medida ya es conocida (10 pulgadas) y en función a

esas medidas determina el P80 de la muestra. A continuación analizarán 3 fotografías de un

proyecto disparado:

Proyecto Norte 3438 – 005

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Después de digitalizar las imágenes y colocarle las escalas, se procede al cálculo del P80 por cada

fotografía, luego se hace un compósito con lo cual se puede calcular el P80 de las 3 imágenes, los

cuadros se muestran a continuación:

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Norte 3438 - 005(Compósito)

3438 - 005 - 1 3438 - 005 - 2 3438 - 005 - 3

Tamaño[pulg] % Pasante % Pasante % Pasante % Pasante

25 100 100 100 100

15 97.95 98.59 95.31 10010 85.63 82.41 74.65 100

8 77.48 73.11 59.59 100

6 67.35 61.22 42.96 98.23

4 54.7 46.18 27.52 90.82

2 37.43 26.33 17.64 68.66

1 24.95 14.99 9.92 50.19

0.75 21.16 11.86 7.81 44.04

0.5 16.83 8.52 5.57 36.6

0.38 14.35 6.74 4.39 32.09

0.25 11.49 4.84 3.13 26.640.19 9.82 3.81 2.45 23.31

0.08 6.22 1.88 1.19 15.67

Distribución según tamaño en pulgadas

Norte 3438 - 005(Compósito)

3438 - 005 - 1 3438 - 005 - 2 3438 - 005 - 3

% Pasante Tamaño[pulg] Tamaño[pulg] Tamaño[pulg] Tamaño[pulg]

F10 0.19 0.61 1.01 0.03

F20 0.68 1.43 2.47 0.13

F30 1.38 2.35 4.37 0.32

F40 2.23 3.36 5.65 0.61

F50 3.38 4.43 6.84 0.99

F60 4.77 5.81 8.05 1.51

F70 6.48 7.42 9.35 2.08

F80 8.58 9.43 10.86 2.77

F90 11.34 11.93 13.17 3.88

Topsize (99,95%) 17.9 15.61 17.98 7.17

Distribución de acuerdo al porcentaje pasante

Como se puede apreciar, el P80 de las muestras es 9.43, 10.86 y 2.77 respectivamente, haciendo

que el P80 de compósito sea de 8.58 pulgadas.

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COSTOS OPERATIVOS EN VOLADURA

Consumo de explosivos y accesorios por disparo:

Como se mencionó anteriormente, la cantidad de taladros promedio que se disparan por proyecto

es de 200. El número de noneles duales y boosters también será de 200 y la cantidad de retardosde superficie va a depender de la geometría de la malla de perforación y de la cantidad de filas

presentes en dicho disparo.

Para calcular el consumo de explosivo, se debe calcular primero la concentración lineal de carga

(kilogramos de explosivo/metro de columna explosiva):

Q = 0.507 x (Фtaladro)2 x ρexplosivo

Q = 0.507 x 6.752

x 1.25

Q = 29 Kg/m

Para calcular el consumo de explosivo por taladro, se multiplica la concentración lineal de carga

por la longitud de la carga explosiva en el taladro:

Cantidad de explosivo por taladro = 29 Kg/m x 4.1 m

Cantidad de explosivo por taladro = 119 Kg

Consumo de Explosivo por disparo = 119 Kg/tal x 200 tal/disp.

→ Consumo de Explosivo por disparo = 23 800 Kg/disp

Factor de Potencia

El factor de potencia es uno de los estándares más importantes en la voladura, con el cual

podemos calcular el consumo de explosivo independientemente del número de taladros, sólo

conociendo el tonelaje requerido a disparar:

Factor de Potencia = Kilogramos de Explosivo

Tonelaje roto de Material

Factor de Potencia = 119 Kg/tal

388.5 Ton/tal

Factor de Potencia = 0.31 Kg/Ton

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Costos Unitarios en Voladura:

En Minera La Zanja, se manejan los siguientes costos de explosivo y accesorios:

Ítem Unidad Precio (US$)

Petróleo Kg 1.043Emulsión matriz Kg 0.57

Nitrato de Amonio Prillex Kg 0.56

Booster HDP de 1 Lb Unidad 3.82

Handidet dual 800-17 ms Unidad 5.48

Conector de Superficie 42, 65, 109 ms Unidad 2.77

Detonador ensamblado de 2.1 m c/conector Unidad 0.57

Para calcular el costo de voladura por tonelada, se va a calcular primero el costo por taladro. Para

ello se tendrá en cuenta que se usa 1 detonador ensamblado (mecha de seguridad) por disparo,

un promedio de 9 conectores de superficie por disparo, y 200 taladros en promedio. Para el caso

de los taladros, en cada uno se usan 119 Kg de explosivo, un booster de 1 Lb y un handidet (nonel)

dual 800 – 17 ms.

El costo del Anfo pesado 46, se calcula en base a los precios de los componentes (emulsión matriz,

petróleo, nitrato de amonio):

Costo del Kg de Anfo Pesado = (0.56 x 0.94 + 1.043 x 0.06) x 0.6 + 0.57 x 0.4

Costo del Kg de Anfo Pesado = 0.58 US$/Kg

Costo de Voladura por Taladro = 0.57/200 + 9x2.77/200 + 3.82 + 5.48 + 119x0.58

Costo de Voladura por Taladro = 78.45 US$/tal

Ahora dividimos este costo por las toneladas que se vuela en cada taladro:

Costo Unitario de Voladura = Costo/tal

Tonelaje/tal

Costo Unitario de Voladura = 78.45 US$/tal

388.5 ton/tal

Costo Unitario de Voladura = 0.2 US$/ton

Costo de Perforación y Voladura = 0.28 US$/ton

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USO DE CÁMARAS DE AIRE Y RETENEDORES DE ENERGÍA

Debido a la presencia de bosques en la parte baja del Tajo San Pedro Sur, se debe tratar de

minimizar los fly rocks producto de la voladura, es por eso que se hicieron pruebas usando

cámaras de aire y retenedores de energía, lo cual como se va a apreciar, genera una disminución

en los costos unitarios de perforación y voladura:

Taladro de producción sin cámara de aire:

Generando cámara de aire en la parte superior del taladro: (Diseño 1)

Generando cámara de aire en la parte superior e inferior: (Diseño 2)

φ taladro pulg 6 3/4 Taco inerte Fanel dual US$/pza 4.25

Hcarga m 4.00 (2.5 m) Booster US$/pza 3.82

Taco de aire m 0.00 Anfosaver US$/pza 0.00

Taco inerte m 2.50 HA 37 US$/kg 56.44

Heavy Anfo HA 37 64.51

Kg/m Kg 27.72 32.50

Kg/tal Kg 110.88 97.01

Ton/tal ton 388 HA 37 0.25

FP Kg/ton 0.29 (4.0 m)

Anfosaver pza 0

Costo Voladura US$/tal

Costo Perforacion US$/tal

Costo Per-Vol US$/tal

Costo Per-Vol US$/ton

Diseño de carga Costo Unitario

φ taladro pulg 6 3/4 Taco inerte Fanel dual US$/pza 4.25

Hcarga m 3.00 (2 m) Booster US$/pza 3.82

Taco de aire m 1.50 Anfosaver US$/pza 3.50

Taco inerte m 2.00 Taco de aire HA 37 US$/kg 42.33

Heavy Anfo HA 37 (1.5 m) 53.90

Kg/m Kg 27.72 32.50

Kg/tal Kg 83.16 86.40

Ton/tal ton 388 HA 37 0.22

FP Kg/ton 0.21 (3.0 m)

Anfosaver pza 1

Costo Per-Vol US$/ton

Diseño de carga Costo Unitario

Costo Voladura US$/tal

Costo Perforacion US$/tal

Costo Per-Vol US$/tal

φ taladro pulg 6 3/4 Taco inerte Fanel dual US$/pza 4.25

Hcarga m 3.00 (2 m) Booster US$/pza 3.82

Taco de aire m 1.50 Anfosaver US$/pza 7.00

Taco inerte m 2.00 Taco de aire HA 37 US$/kg 42.33

Heavy Anfo HA 37 (1.0 m) 57.40

Kg/m Kg 27.72 32.50

Kg/tal Kg 83.16 89.90

Ton/tal ton 388 HA 37 0.23

FP Kg/ton 0.21 (3.0 m)

Anfosaver pza 2 Taco de aire

(0.5 m)

Costo Voladura US$/tal

Costo Perforacion US$/tal

Costo Per-Vol US$/tal

Costo Per-Vol US$/ton

Diseño de carga Costo Unitario

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29

Generando retención de energía en la parte superior del taladro: (Diseño 3)

Generando cámaras de aire y reteniendo la energía: (Diseño 4)

Beneficios de usar estos dispositivos:

  Como se puede apreciar en el cuadro, se ahorra un promedio por taladro de 7.35 dólares; ahorromensual considerando 5,000 taladros perforados de 36,378 dólares y ahorro anual considerando60,000 taladros por año de 440,850 dólares.

  Inicialmente para zonas duras no es aplicable, está sujeto a las pruebas.  Para zonas fracturadas no aplica el retenedor de energía; mas si las cámaras de aire.

  Se permitirá controlar más la dilución en las voladuras.

  El beneficio ambiental acerca del uso de cámaras de aire y retenedores de energía es grande ya quepermite controlar más las voladuras.

  Tan solo en bajar la carga en 30 cm para un HA 30/70 se estaría pagando la unidad de uno de losaccesorios sea retenedores o cámaras de aire.

φ taladro pulg 6 3/4 Taco inerte Fanel dual US$/pza 4.25

Hcarga m 3.50 (3.0 m) Booster US$/pza 3.82

Connigass US$/pza 3.00

Taco inerte m 3.00 HA 37 US$/kg 49.38

Heavy Anfo HA 37 60.45

Kg/m Kg 27.72 32.50

Kg/tal Kg 97.00 92.95

Ton/tal ton 388 HA 37 0.24

FP Kg/ton 0.25 (3.5 m)

Retenedor de energia pza 1

Costo Voladura US$/tal

Costo Perforacion US$/tal

Costo Per-Vol US$/tal

Costo Per-Vol US$/ton

Diseño de carga Costo Unitario

Connigass US$/pza 3.00

φ taladro pulg 6 3/4 Taco inerte Fanel dual US$/pza 4.25

Hcarga m 3.00 (2 m) Booster US$/pza 3.82

Taco de aire m 1.50 Anfosaver US$/pza 3.50

Taco inerte m 2.00 Taco de aire HA 37 US$/kg 42.33

Heavy Anfo HA 37 (1.5 m) 56.90

Kg/m Kg 27.72 32.50

Kg/tal Kg 83.16 89.40

Ton/tal ton 388 HA 37 0.23

FP Kg/ton 0.21 (3.0 m)

Anfosaver pza 1

Retenedor de energia pza 1

Costo Voladura US$/tal

Costo Perforacion US$/tal

Costo Per-Vol US$/tal

Costo Per-Vol US$/ton

Diseño de carga

Costo Unitario

Descripcion Diseño 1 Diseño 2 Diseño 3 Diseño 4 Prom

Ahorro/taladro US$ 10.61 7.11 4.06 7.61 7.35

Ahorro/mes (5,000 tal) US$ 53,050 35,550 20,300 38,050 36,738

Ahorro/año (60,000 tal) US$ 636,600 426,600 243,600 456,600 440,850

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Informe de Prácticas en Perforación y Voladura 2011

 

30

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

  La Perforación y Voladura son actividades estrechamente ligadas y críticas en el caso de

Minera La Zanja, un buen diseño y control de ambas puede influir positivamente tanto en

el proceso de obtención de oro, como en la mitigación de impactos ambientales y sociales

producto de las operaciones

  El costo unitario de la perforación es de 0.08 US$/ton y de la voladura es 0.20 US$/ton,

totalizando un costo unitario de 0.28 US$/ton en ambas operaciones.

  Se distinguen dos tipos de taladros en la perforación, los centrales y los de la cresta, los

que demandan más tiempo son los de la cresta por la dificultad al posicionar el equipo y la

dificultad de perforar por la presencia de fracturas, pero el tiempo promedio registrado

para la perforación de los taladros es de 12.09 min/tal, con una velocidad de penetración

de 51.34 m/hr y una velocidad de perforación de 37.5 m/hr. La perforación específica es

de 0.017 m/ton y el TDC calculado es de 4.48 US$/m.

  Las voladuras se diseñan formando una cara libre al interior del tajo, para posteriormente

hacer otra voladura con la cara libre formada, de modo que se evite la proyección de fly

rocks a los bosques en la parte baja del tajo. La concentración lineal de carga es de 29

Kg/m y el Factor de potencia calculado es de 0.31 Kg/ton.

  Se debe contar con un departamento geomecánico que se encargue de hacer una

zonificación de la calidad del macizo rocoso, para optimizar los diseños de voladura en

función del tipo de roca que se esté perforando y así minimizar los costos.

  Se debe mejorar el modelo de bloques de recursos que se tiene, para conocer con mayor

precisión las zonas de mineral y desmonte y hacer los diseños de las voladuras en función

al material que se va a disparar, ya que se observó que gran cantidad del material que vaal depósito de desmonte tiene una fragmentación muy buena, lo cual no es necesario. Se

podría ampliar las mallas de perforación en caso de desmonte y así minimizar los costos.

  Se debe disminuir el espaciamiento en los taladros de recorte a 3 metros si es posible, ya

que se observa gran cantidad de taludes con un ángulo por encima de los 70°, cuando el

ángulo de diseño indica 65°. Incluso se debe optar por hacer precorte en vez de recorte; el

costo al inicio puede ser un poco elevado, pero en el largo plazo se justificará la inversión,

ya que un posible colapso en el futuro traerá consigo mayores pérdidas materiales e

incluso accidentes fatales.

  Se recomienda el uso de fulminantes electrónicos por las siguientes razones:

o  Disminución de las vibraciones producto de la voladurao  Disminución de fly rocks que afecten a los bosques en la zona baja del Tajo San

Pedro Sur

o  Mejoramiento de la fragmentación

o  Mayor recuperación de oro como consecuencia de la mejor fragmentación

o  Mejoras en la seguridad, debido a la disminución del riesgo en la tarea de

“chispeo” 

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Informe de Prácticas en Perforación y Voladura 2011

 

BIBLIOGRAFÍA

Manual de Perforación y Voladura de RocasCarlos López Jimeno, Emilio López Jimeno, Pilar García Bermúdez

Manual de Voladura EXSAEXSA SA

Manual de Tronadura ENAEXENAEX SA

Manual de Operación de Perforadora SKF – 11BUCYRUS

Manual de Operación de Perforadora PANTERA 1500TAMROCK 

Perforación y Voladura en YanacochaExposición del Ing. Martín Mendoza en la Escuela de Ing. de Minas – UNMSM

Protocolos de VoladuraMinera La Zanja – Compañía de Minas Buenaventura SAA

Apuntes de los cursos de Equipo Minero y Fragmentación de Rocas

Escuela de Ing. de Minas - UNMSM