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OPTIMIZACIÓN DEL MÉTODO DE TALADROS LARGOS UTILIZANDO PILARES DE RELLENO

Ghercy Ayala Orihuela Empresa Minera Los Quenuales – Unidad Minera Iscaycruz

gayala@glencore.com.pe

RESUMEN El Objetivo del trabajo es optimizar los procesos unitarios en el área de Mina como son perforación, voladura, acarreo y sostenimiento. En perforación se mejoro el diseño de la malla empleándose el algoritmo de Langerfors, es decir, se aplican los principios de voladura a tajo abierto por emplear taladros largos hasta de 2 1/2” de diámetro. Logrando mejoras en los índices de productividad que han redundado en los costos directos de operación. Para la Voladura se amplio la malla de perforación de 1.2 X 1.2 a 1.2 x 1.5 el cual consiguió disminuir el factor de potencia. Lo que nos ayuda a no dañar las labores aledañas o los tajos rellenados; el otro objetivo fue mejorar la fragmentación, por eso se cambio la voladura por filas a una salida de forma trapezoidal. El acarreo se realiza con Scoops de 6 Yd3 de EJC 245D Sandvik Tamrock operado a control remoto. En Relleno según la secuencia actual de minado en Mina Chupa, las funciones que cumplirá el relleno con agregados cementados en el minado, serán los siguientes: Proporcionar un piso para minar encima, mantener paredes auto estables para minar al costado, mantener techos estables para minar debajo (solo en los casos de los niveles bases), soportar las cargas laterales del empuje de las cajas, soportar las cargas de cizallamiento por el empuje del relleno convencional (no cementado) contiguo. Y para el Sostenimiento, el relleno cementado del tajeo primario tendrá que funcionar como pared auto estable y tendrá que soportar la presión lateral de las cajas.

ABSTRACT The Aim of the work is to optimize the unitary processes in Mina's area such as drilling, blasting, transportation and supporting. In drilling will improve the design of the mesh used Langerfors algorithm, that is, apply the principles of open-pit blasting to employ long drill up to 2 1 / 2 "in diameter. Achieving improvements in productivity rates that have resulted in the direct costs of operation. For Blasting is wide the mesh drilling of 1.2 x 1.2 to 1.5 x 1.2 which managed to reduce the power factor. What helps us not to damage the work or the surrounding tajos filled, the other objective was to improve fragmentation, why change the blasting in rows to an exit trapezoidal in shape. The transportation is made with scoops of 6 Yd3 of EJC 245D Sandvik Tamrock operated with remote control. In fill according to the current sequence of mining at Chupa mine, the functions stuffed with aggregates cemented in the mining, are as follows: To provide a floor to mine above, to support walls car stable to mine to the side, to support stable roofs to mine below (only in the cases of the levels base), to support the lateral loads(charges) of the push of the boxes, to support the loads(charges) of shear for the push of the conventional landfill (not cemented) contiguous. And for the supporting, the Agred fill of the primary tajeo will have to function as self wall stable and will have to support the lateral pressure of the boxes.

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1.- INTRODUCCIÓN Empresa Minera Los Quenuales, en la Unidad Minera Iscaycruz, en el desarrollo del proceso de minado tiene actividades de perforación y voladura con resultados que vienen afectando el macizo rocoso, generando problemas en la seguridad de los trabajadores y bienes, retrasos en la producción, que trae como consecuencia el incremento de los costos de producción. El daño al macizo rocoso proviene por el control deficiente del nivel de vibraciones, generado por la perforación y voladura no adecuada, trae como consecuencia la sobre excavación del contorno de las labores e inestabilidad en la roca y pilares de relleno cementado circundante, dando lugar al desprendimiento de roca o relleno, cuyo resultado final son los desperdicios en el proceso. Para resolver estos problemas nuestra empresa viene desarrollando la Gestión de la Calidad Total donde se enmarca el mejoramiento continuo en todos sus procesos. En el marco de esta modalidad de gestión tenemos como uno de los vehículos al equipo de mina para el logro de los objetivos de la empresa; es en este contexto que se creo el Área de Control de Minado, cuyos Ingenieros se encargan del planeamiento de la actividades de perforación y voladura donde se localiza el problema. 2 .- OBJETIVOS Generales:

• Optimizar los procesos unitarios en el área de Mina como son perforación, voladura, acarreo y sostenimiento.

Específicos:

• Reducir la fragmentación de la roca y mineral.

• Estandarizar la voladura controlada (Smooth Blasting)

• Reducir el costo de relleno cementado y utilizar relleno detrítico.

• Optimizar los procesos del ciclo de minado.

3 .- METODO DE MINADO El utilizado es el Método denominado SARC (Subniveles Ascendentes con Relleno Consolidado Agred Fill) que es un combinación entre sub level stopping y corte y relleno ascendente.

Descripción del método: El acceso a los sub niveles es a través de una rampa principal. A partir del acceso principal se ejecutan dos labores: a.-Labor en desmonte paralela a la orientación del cuerpo; desde este punto se abren dos brazos en el norte y sur (by-pass) b.-Galería en mineral, llamado también desarrollo productivo, es una galería paralela a la orientación del cuerpo y nos sirve para delimitar la longitud del cuerpo. Una vez delimitado el cuerpo se procede a su explotación en retirada mediante la ejecución de cruceros tanto en el nivel superior como en el inferior. Una vez completada la construcción de los cruceros (de caja techo a caja piso o viceversa) se inicia la comunicación vertical entre ambos sub-niveles, retirándose el mineral y procediéndose de inmediato a rellenar el espacio vacío dejado entre ambos niveles.

2.- Perforación y voladura chimenea

1.- Preparación de cruceros

Nv. Sup.

Nv. Inf.Nv. Inf.

CH

IMEN

EA

CT

RELLENO

Nv. Sup.

Nv. Inf.Nv. Inf.

CH

IMEN

EA

CT

RELLENO

Nv. Inf.

CH

IMEN

EA

CT

RELLENO

Nv. Inf.

MINERAL

Nv. Sup.

10 m. CPCT

RELLENO

Nv. Inf.

MINERAL

Nv. Sup.

10 m. CPCT

RELLENO

MINERAL

Nv. Sup.

10 m. CPCT

RELLENO

30 m

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4 .- OPTIMIZACION DEL METODO DE MINADO 4.1 .- Perforación En cuanto a sus operaciones, la mina chupa están introduciendo diferentes tecnologías en perforación, voladura. Logrando mejoras en los índices de productividad que han redundado en los costos directos de operación. Para el diseño de la malla de perforación y voladura se ha empleado el algoritmo de Langerfors, es decir, aplican los principios de voladura a tajo abierto por emplear taladros largos hasta de 2 1/2” de diámetro. La perforación se realizo con equipo electro hidráulico Simba de Atlas Copco modelo H357, brocas de 2 ½” de diámetro y barras de 4´ MF. La perforación es vertical; en su primer tramo es ascendente con una longitud de 12.5 m, la segunda etapa de la perforación es descendente del Nv Superior al Nv Inferior. Para el caso de la perforación hacia las cajas se perfora taladros con abanico con la finalidad de delimitar las cajas. Características del Equipo de Perforación: Equipo: ……………………………… Simba H 357 Perforadora:……………… COP 1638ME (15KW) Tipo de Malla:…....Vertical Paralelo ( -50% ¯50% ) Longitud de Taladro …………………….30 metros Diámetro……………………………… 64mm (2 ½”) Tipo de Roca......Mineral Masivo Esfalerita - Skarn Veloc. de Penetración …………….... 27 m.p/hr Rendimiento por día…………………256 m.p/día Producción Mensual…………………4,500 m.p/mes (6.79 ton/m.p) 30,555 ton/mes Disponibilidad Mecánica ……………94 % Desviación ( a 15 mts)……………… 0.10 m (< 1%) Costo (Incl. Rptos, Aceros , Energ., M.O)

3.12 $ / m.p 0.45 $ / ton

Simba H357

CH

IMEN

EA

CT

RELLENO

Nv. Inf.

Nv. Sup.

CH

IMEN

EA

CT

RELLENO

Nv. Inf.

Nv. Sup.

RELLENO

MINERAL

RELLENO

MINERAL

RELLENO

RELLENO

RELLENO

RELLENO

RELLENO

RELLENO

4.- Limpieza mineral

3.- Perf. y Vol. Tajeo

5.- Relleno

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0.60 0.60 0.60

0.60

4.2 .- VOLADURA Se fue trabajando con todas las áreas involucradas en la operación del minado(geología, ingeniería, control de minado), “trabajo en equipo” asimismo se practica la mejora continua; uno de nuestros objetivos fue de ampliar la malla de perforación de 1.2 X 1.2 a 1.2 x 1.5 el cual se consiguió con satisfacción, disminuyendo el factor de potencia. el cual nos ayuda no dañar las labores aledañas o los tajos rellenados, como podremos ver en una vista de del Tajo 205 del Nv 5 al Nv 4 el relleno cementado con dos pilares ; el otro de nuestros objetivo fue mejorar la fragmentación, anteriormente la malla de voladura se realizaba por filas se realizo pruebas llegando el optimo con una salida de forma trapezoidal , el cual se mantiene hasta la fecha.

Malla Actualizada 1.2 x 1.5 (Vista en Planta)

Chimenea Perforada

Levantamiento OPTECH después de disparar 1º Etapa

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Carguío 1º Etapa

Levantamiento OPTECH después de disparar 2º Etapa.

4.3 .- LIMPIEZA DE MINERAL Para la limpieza de mineral de los tajos se realiza con Scoops de 6 Yd3 de EJC 245D Sandvik Tamrock operado a control remoto. Se ha alcanzado una productividad de 91 Tn/Hr, en promedio en la limpieza de tajos en mineral ; esto variara tomando en cuenta la distancia a los ore pass, ubicados en cada nivel de producción. Además, los cambios en “caliente” de los operadores de scoop; nos permiten obtener una buena productividad.

Equipo en Limpieza

Limpieza mas Segura

4.4 .- RELLENO Según la secuencia actual de minado en Mina Chupa, las funciones que cumplirá el relleno con agregados cementados en el minado, serán los siguientes:

• Proporcionar un piso para minar encima. • Mantener paredes auto-estables para minar

al costado. • Mantener techos estables para minar debajo.

Solo en los casos de los niveles bases. • Soportar las cargas laterales del empuje de

las cajas. • Soportar las cargas de cizallamiento por el

empuje del relleno convencional (no cementado) contiguo. Solo en casos especiales.

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DOSIFICACIONES DE CONCRETO CON RELAVE ( 20%) RELLENO CEMENTADO CON RELAVE DOSIFICACION PARA 1m3 PESOS SECOS

% CEMENTO 5% 4.5% 4% 3.5% 3% 2.5% 2%

CEMENTO (Kg.) 120 110 99 87 75 63 51

RELAVE (Kg.) 571 582 594 607 620 633 646

ZARAND. (Kg.) 1583 1613 1646 1682 1719 1755 1791

AGUA (Lt.) 144 132 119 104 90 76 61

RELACION A/C 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2

Sistema de Relleno

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Considerando estas funciones, se han realizado los cálculos correspondientes de la resistencia requerida por el relleno con agregados cementados, utilizando los mismos criterios señalados para el caso de la Mina Limpe Centro. Las resistencias requeridas por el relleno con agregados cementados, son validas únicamente para las funciones mencionadas y secuencia de minado utilizada en Mina Chupa. Para condiciones diferentes, será necesario realizar nuevos cálculos. Sobre estos resultados se deben tener en consideración los mismos aspectos señalados para el caso de Mina Limpe Centro. A estos hay que añadir los siguientes: Para la recuperación del mineral debajo de los niveles base, donde el relleno cementado tiene mejor calidad, no debe abrirse la excavación en todo el ancho del tajeo, sino en mínimo dos partes, de tal manera de lograr adecuada estabilidad de los techos en relleno. El relleno cementado no esta diseñado por ejemplo para mantener techos estables de 16m. De luz (ancho del tajeo); en este caso se deberá extraer el mineral en dos partes, de 8 m. de ancho cada uno. Cuando se tenga que exponer paredes estables en un lado del pilar de relleno cementado, y el lado opuesto se encuentra con relleno no cementado, será necesario aumentar la resistencia del pilar de relleno cementado en un valor de 0.16Mpa para soportar las cargas de cizallamiento por el empuje del relleno convencional (no cementado) contiguo.

Esquema de Relleno Mina Chupa

El relleno de los tajos se efectúa con Scoops diesel de 6yd3 de capacidad EJC 245 Sandvik Tamrock, relleno agred fill que es alimentado desde Planta de Relleno con Volquetes NL 12 Volvo; cuya capacidad es de 9 m3 por viaje. 4.5 .- SOSTENIMIENTO Los tajeos primarios son rellenados con relleno cementado, cuyas resistencias oscilan entre 0.8 Mpa y 2.9 Mpa. Estas resistencias han sido calculadas considerando las funciones que tendrán que cumplir manteniendo condiciones adecuadas de estabilidad. Los valores de las resistencias del relleno cementado especificadas están considerados con un factor de seguridad de 1.5. El relleno cementado del tajeo primario tendrá que funcionar como pared auto estable y tendrá que soportar la presión lateral de las cajas. Adicionalmente tendrá que soportar la carga cizallamiento o empuje del relleno convencional contiguo. La resistencia del relleno cementado esta graduada conforme el minado de los tajeos primarios avanza ascendentemente. Esta graduación contribuirá a racionalizar los costos del relleno cementado.

Tajos Primarios por Rellenar

Tajos Primarios Rellenados y Pilares

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15%

9%

13%

7%

16%

9%14%

8%

17%

6%

14%

9%

15%

9%

16%

8%

14%

7%

16%

8%

15%

8%

Ene Abr Jul Oct Promedio

Real 2006 Real 2007

4.6 .- DILUCIÓN El diseño de la malla de perforación juega un papel importante en el concepto de control de la dilución teniendo el soporte del Área de control de Minado, asimismo en la voladura en la cantidad de explosivo a utilizar; para evitar el deterioro de cajas y relleno agred fill. Se muestra la evolución de la dilución manteniéndose a la baja, porque el método permite la utilización de pilares de relleno cementado lo que evita la que en buena proporción que el mineral se diluya. Actualmente se tiene en promedio una dilución de 8%.

4.7 .- INDICES DE GESTION KPI`s En este punto del trabajo se muestran algunos indicadores más resaltantes acompañado de un seguimiento mensual en cual refleja la evolución que han experimentado a lo largo del proceso. Estos son algunos KPI`s :

5 .- COSTOS A continuación se muestran los costos obtenidos como resultado de todo este trabajo en conjunto realizado por todas las áreas involucradas en el proceso.

Descripcion KPI Ene Feb Mar Abr May Jun Prom.Dilucion % 9.2 8.2 9.1 8.1 7.3 9.1 8.50Personal Ton/h-h 21.8 21.5 18.2 20.4 19.6 19.3 20.13Scoops Ton/h-maq 93.2 92.3 88.1 89.2 90.2 93.1 91.02Voladura Kg Anfo-Emul/Tn 0.29 0.32 0.31 0.33 0.32 0.28 0.31

Costos Mina $/Tn 13.71 13.6 13.2 10.65 12.6 10.95 12.45

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Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Set Oct Nov Dic

PF-AF

PF-AF-DET

19.8221.85

15.7614.8118 18.56

15.9216.6919.84 21.9220.5122.85 21.51 20.96 20.51

18.95

05

10152025

$ / m

3

PF-AF PF-AF-DET

RELLENO

0 . 5 2 0 . 4 6 0 . 4 50 . 6 2

0 . 7 5 0 . 7 2 0 . 7 2 0 . 6 5 0 . 6 1 0 . 7 2 0 . 7 7 0 . 6 41 . 0 5

0 . 8 5

0 . 8 1 0 . 8 0 . 7 80 . 7 0 . 7 8

0 . 9 5 0 . 9 4 0 . 9 50 . 8 70 . 8 7

1 . 30 . 9 1 0 . 8 9 1 . 0 1 1 . 0 5 0 . 9 7 0 . 8

0 . 9 41 . 2 4 0 . 9 7

A b r J u l O c t P r o m e d io

R e a l 2 0 0 6 P r o g 2 0 0 7 R e a l 2 0 0 7

VOLADURA

0,76

0,38

0,72

0,32

0,490,46

0,640,48

0,570,49

0,560,46

0,520,450,51

0,420,520,46

0,550,5

0,58

0,4

Ene Abr Jul Oct Promedio

Real 2006 Real 2007

PERFORACIÒN

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6 .- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES a.- Conclusiones:

• El éxito de la perforación, voladura y control de la dilución en la Mina Iscaycruz se debe a un trabajo coordinado entre las Superintendencias de Geología, Planeamiento y Mina.

• La adecuada utilización de los sistemas de perforación LBH y abanico permiten una alta productividad y una dilución controlada.

• La utilización de tecnología minera moderna permite la explotación de yacimientos con seguridad y economía .Últimamente con la implementación de los Scoops Cat R1600 de ultima generación

• El diseño de las mallas de perforación y voladura permite tener un menor metraje en taladros de producción y un buen control de la fragmentación del material.

• El costo promedio de perforación es de 0.64 $/Tn, el costo de voladura es de 0.41 $/Tn, los cuales representan el 7.13% y el 4.45% respectivamente del costo de minado.

• Actualmente el costo de minado de nuestra mina esta en el orden de 8.98 US$/tn (no incluye mantenimiento), y el relleno con agred fill representa el 44.5% de este costo, desde ya nuestra preocupación de bajar este costo. Que la aplicación del presente trabajo técnico consolide esta baja del relleno.

• Mayor seguridad en el trabajo. • Menores perdidas en el proceso. • La utilización de pilares de tajeos

primarios rellenados con cemento al 5% nos ha permitido rellenar los tajos secundarios adyacentes con relleno detrítico (desmonte) bajando de este modo el costo de relleno.

• Baja dilución en el minado vertical llegando en un promedio al 8%, con un recuperación del 94 % del mineral.

b.- Recomendaciones:

• Continuar con la mejora continua en nuestro Ciclo de Operaciones.

• Continuar con la baja de los costos en otros rubros de nuestro Ciclo de Minado.

• Continuar con la utilización de tecnología de punta, esto nos permite reducción de costos, disminución de personal y mayor utilización de nuestros equipos LHD, ahorros de energía puesto que los ciclos de limpieza de los tajos disminuyen, al utilizar poco los ventiladores.

7 .- BIBLIOGRAFIA: David Córdova r. Consultor Geomecánico : “Asesoramiento Geomecánico en mina iscaycruz- informe “ iscaycruz marzo 2002. Ghercy ayala o. : ”Herramientas estadísticas básicas para el control de la calidad en la mina iscaycruz” Xxiv conv. Ingenieros de minas del Perú . Arequipa , setiembre 1999. W. A. Hustrulid: “Underground mining methods handbook” chap 06 sublevel stoping, pp 414-436. Ed. 1982. Howwardl. Hartman, senior editor “SME minig engineering handbook” 2nd edition. Colorado, usa 1992. Cia fresnillo s.a. : “Superintendencia de calidad y procesos” 1era edición. México 2002.