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MINADO POR CRATERES VERTICALES EN RETROCESO

INTRODUCCION

Este mtodo es conocido comnmente con el trmino VCR que proviene de vertic

al crterretreatcuyo fundamento se basa la teora de crteres.

Este mtodo ha sido reconocido como el desarrollo ms importante de la tecnologamoderna del minado subterrneo, esto se debe a la introduccin de taladros con dimetrosmayores. Es una aplicacin de la teora de C. Livingston de la voladura por crteres concargas esfricas.

Las ventajas del VCR (crteres verticales en retroceso) sobre otros mtodos de explotacincomo shrinkageminado por subniveles, corte y rellenoson las siguientes:

Menor desarrollo, empleo de taladros de grandes dimetros, reduciendo loscostos deperforacin y voladura, uso de cargas esfricas que disminuyen el factor de carga, mayorseguridad ambiental y operativa, la perforacin voladura y carguo son operacionesindependientes, mejor fragmentacin posibilidad de grandes disparos con alta produccinde mineral.

1.1Antecedentes del mtodo VCRLa voladura en crteres se realiza con cargas concentradas, esfricas o cbicas y con unabuena aproximacin a cargas cilndricas. Cabe mencionar que la suma de las cargasesfricas da una cilndrica que por lo general se emplea en minera subterrnea, pero aigualdad de cargas explosiva, las cargas esfricas tienen mayor volumen de mineral rotoque las cargas cilndricas. La configuracin geomtrica de la carga explosiva, esta en larelacin longitud/dimetro de 6/1 que determina el tamao y peso de la carga.

Para entender mejor una voladura en crteres se puede mencionar; que una voladura decrter es un disparo cuando la carga esfrica es colocada y detonada debajo de lasuperficie,

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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 aproducir si la carga esfrica se coloca dentro del techo del tajeo obtenindose de e

ste modocrteres invertidos.

En este tipo de voladura se ha encontrado que hay una relacin definida entre la energadel explosivo y el volumen del material removido o roto, y esta relacin esafectadasignificativamente por la profundidad donde se ubica la carga, el interrogante es encontrarla profundidad ptima donde se colocara el explosivo para obtener el mayor volumen deroca con una buena fragmentacin. A una menor profundidad la energa se pierde en elaire, y mayores profundidades solo producir menor volumen. En la figura 2.36 seilustra

la influencia de la energa transmitida a la roca, segn la profundidad de la carga y elvolumen del material roto o removido por la voladura.

1.1.1Cuando la carga es muy superficial

En este caso la mayor parte de la energa se transmite a la atmsfera en forma deondaarea.

1.1.2Cuando la carga est a una profundidad excesiva.

Donde toda la energa se aplica sobre la roca fragmentndola y produciendo una altaintensidad de vibracin.

1.1.3 profundidad intermedia

En este caso el crter consigue el mayor volumen de roca removida

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1.2 Partes de crter producido por voladura cargas esfricas

En las aberturas creadas se distinguen tres zonas concntricas distintas:

-Crter aparente-Crter verdadero-Zona de rotura: Que se subdivide a su vez en:. Zona de rotura completa. Zona de rotura extrema o tensional.

En las voladuras con crteres invertidos, las dimensiones de los crteres invertidos, lasdimensiones de los crteres aumentan debido a la influencia de la gravedad y lascaractersticas estructurales de las rocas formndose cavidades alargadas de forma elpticaque corresponde a las zonas de rotura extrema o tensional. (ver figura 2.37).

1.3 Condiciones de aplicacin del mtodo

Para la aplicacin del mtodo VCR, fundamentalmente, es necesario tener en con

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sideracinlas caractersticas operacionales del equipo downthe holeo de similares caractersticas,por lo que el yacimiento debe ser de gran buzamiento y potencia.

Las condiciones especficas que debe tener el yacimiento para la aplicacindel mtodoVCR son:

a)El yacimiento debe ser de regular potencia, de tal modo que el equipo downthe hole,pueda perforar por lo menos dos hileras de taladros por seccin y guardarcierta

distancia de los contactos, con la roca encajonante, a fin de evitar la dilucin al realizarla voladura.Por ejemplo, dependiendo del tipo de terreno (en cuanto se refiere, a la dureza ycondiciones estructurales), dimetro de perforacin y tipo de explosivo a usarse;tenemos que para taladros de 6de dimetro, considerando una malla de perforacin de3,0 X 3,0 metros y una distancia de 1,5 metros, de los contactos, la potencia optima

lugar a la dilucin del mineral. De forma similar, para taladros de 4 de dimetro,considerando una malla de perforacin de 1,5 X 1,5 y a una distancia de 1,0 m deloscontactos, la potencia ptima sera a partir de los 3,5 metros.

b)La condicin de que el yacimiento debe tener un gran buzamiento, obedece a que enyacimientos verticales se tendrn ptimos resultados al requerirse menor n

mero deniveles de desarrollo. Puesto que, la altura de los tajeos estara limitada al alcance de laprofundidad de perforacin del equipo down the hole, siempre que lo permita laestabilidad o competencia de la roca encajonante.

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

Adems, la disminucin del buzamiento, hace que los tajeos sean ms cortos,requirindose consecuentemente un mayor desarrollo de niveles de perforacin.

1.4 Descripcin del mtodo VCR

Este mtodo de explotacin por VCR, es un mtodo masivo de gran escala, basado en lateora de voladura de crteres empleando cargas esfricas.

El mtodo tiene una semejanza al mtodo shrinkage ya que el minado serealiza concortes horizontales que empiezan de abajo y avanzan hacia arriba, el mineral roto seacumula en los tajeos para soportarlos y luego se recupera el mineral desde el nivel inferiora travs de un sistema de cruceros.

DISEO DE VOLADURA EN CRATER APLICANDO NUEVO MODELOMATEMATICO

Este diseo de voladura en crter trata de un mtodo mas practico que la teora

de Livingston, porconsiguiente no se necesita realizar varias pruebas de campo para determinar ladistancia optimade la carga esfrica, sino ms bien aplicando la nueva teora, esta distanciaoptima se calculamediante una ecuacin matemtica; que se plantea a traves de pruebas devoladura en crtercomo se muestra en las figuras:

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donde:

= Dimetro del taladroLc = Longitud de cargaT = TacoLtal = Longitud de taladroRb = Radio variableDb = Distancia variableDo = Distancia optimaN = Distancia critica

Adems esta nueva teora calcula el radio del crter, la distancia critica, elespacimiento entre

taladros y el volumen del crter, y es aplicable para voladura subterrnea ysuperficial en tipos derocas elstico-plsticas y donde los costos de operacin son mas bajos que lavoladuraconvencional y favoreciendo al medio ambiente por la baja cantidad de gases quegenera lavoladura, seguridad por el dao controlado que se tiene sobre la roca. Y quepuede ser aplicadono solamente para la explotacin de tajeos sin no mas bien para la recuperacinde pilares, enpreparacin y exploracin de galeras, subniveles, rampas, chimeneas

convencionales, ychimeneas con taladros largos.

2.1 Factores Que Influyen En La Desviacin De Taladros2.1.1 Factores originados fuera del taladro:

to del equipo.

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2.1.2 Factores relacionados durante la perforacin:

2.1.3 Factores dentro del taladro:

2.1.4 Factores relacionados con el equipo:

y oportuno de las brocas.En el grafico se muestra como afecta el tipo de herramienta a utilizar en ladesviacin de perforacin, donde a una profundidad de 30m, la mximadesviacin la tiene cuando se perfora con barras, y la mnima desviacin setiene cuando se perfora con D.T.H. (martillos de fondo).Para realizar un anlisis de desviaciones en la perforacin se utilizara estemismo grafico para calcular las desviaciones a distintas profundidades deperforacin, asiendo uso de los datos que muestra el grafico.

2.2Desviacin de Perforacin con BarraPara aproximar la desviacin, cuando se perfora con barra se interpolara elgrafico anterior, y se determinara la ecuacin para calcular la desviacin auna distinta profundidad.

2.3 Desviacin de Perforacin con estabilizadorPara aproximar la desviacin, cuando se perfora con estabilizador se interpolarael grafico anterior, y se determinara la ecuacin.

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42.4 Desviacin de Perforacin con D.T.H.Para aproximar la desviacin, cuando se perfora con equipos D.T.H. seinterpolara el grafico anterior, y se determinara la ecuacin.

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APLICACIONES DE LA NUEVA TEORA DE CRTERES

3.1 En Voladura Subterrnea3.1.1En Galeras, Subniveles, Cruceros, Cortadas, By pass, Rampas

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3.2 Aplicacin en la Mina el CofreLa prueba de voladura en crter se realiza en un frentede Dog Hole de 1.6*1.6m2 del Nv 100 del Sn 775N, la reasistencia de la roca

Andesita esde 1200 Kg/cm2 con un R.Q.D. de 95.2% y una densidad de roca de 2.6 TM/m3, la

perforacin se realiza con un dimetro de taladro de 38mm, la voladura que serealiza enla caja techo es con Semexsa 65% de 22mm *180mm, y la iniciacin de lostaladros esrealizado con pentacord de 3G.Solucin:

t)) por el criterio de Hoek yBronw.

Calculo de los parmetros de perforacin y voladura en crter

Diseo de la malla de perforacin y voladura

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3.3 Minado por VCR en el Per

3.3.1 Mtodo de explotacin VCR en la mina MonterrosasCuando en 1979 se adopta la decisin de llevar adelante el proyecto cuprfero Monterrosas,Centromn Per S.A., con posterioridad, se mantiene latente la necesidad de lograr unmtodo de explotacin de mayor eficiencia, a pesar de haberse incluido enelcorrespondiente estudio de factibilidad un sistema de minado de alto rendimiento como elopenstopeconsistente en dividir la veta en sub niveles cada 20 metros.

La necesidad de buscar un mtodo de explotacin de mayor eficiencia expresada sta entrminos de mayor productividad y costo reducido, se deriva no slo de lanecesidad quetiene la actividad minera de mantener un margen seguro de excedente ec

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onmico paracontrarrestar los efectos de la naturaleza cclica que tiene el comportamiento de lacotizacin de los metales, adems por tratarse de un yacimiento bsicamente como metlico

(cobre) de baja ley, cuyo proyecto se financiara con un alto porcentaje deprstamos, esdecir a un alto costo financiero. Las reservas probadas probables limitaban la vida delyacimiento a 3-4 aos, no obstante el potencial minero local, demandaban tambin unapronta generacin de flujo efectivo.

Es as como se intercambian ideas con asesores Canadienses y se visitan algunas minas deCanad, en donde ya se vena utilizando un mtodo de explotacin basado en la perforacinde taladros verticales de gran dimetro, de nivel a nivel, denominado vertical crterretretaVCR (Crteres verticales en retroceso)

El reducido costo de este mtodo en sus diversos rubros (mano de obra, explosivos,repuestos, otros materiales) y su alta productividad, indujeron a compaa minera LosMontes S.A. a considerar la posibilidad de adoptarlo para la explotacin de su yacimientoMonterrosas, an a riesgo, ciertamente calculado, de no tener experiencia en este mtodonetamente nuevo. Con equipo rara vez aplicando en el pas y de utilizar recursoshumanoscon reducida experiencia en la primera mina de importancia que se desarrollaba en unazona esencialmente agrcola como Ica.

El trabajo no ha sido sencillo, pues demand el mximo esfuerzo de la empresa en suconjunto, especialmente de los Ingenieros de Minas que tuvieron a su cargo el diseo ysobre todo la preparacin, prueba y explotacin

La unidad Monterrosas, propiedad de la compaa minera los Montes S.A., una subsidiariade Centromn Per S.A.., esta ubicada en la costa sur del Per, en la provincia ydepartamento de Ica, 20 Km al Nor-Este de la ciudad de Ica y a una altitud de 1100 m sobre

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el nivel del mar. Es accesible desde la ciudad de Ica mediante una carretera de 20Km.

3.3.2 caracteristicas geolgicas del yacimiento de monterrosas.

El deposito de Monterrosa, comprende un conjunto de vetas emplasadas en un

complejo de cuerpos intrusivos pertenecientes al batolito de la costa. En el rea de

la mina se ana identificado las siguientes rocas: diorita, cuarzo monzodiorita .

La estructura mineralizada mas importante es la veta monterrosas, aun que

existen otras menores.

La veta monterrosas se caracteriza por que su mineralizacin econmica esta

localizada en un ore-shoot de mas de 450m. de longitud, tiene un rumbo

norte60-75oeste y su buzamiento baria de 75nor-este a vertical.

La potencia del mineral econmico varia entre 5 y 20m, extendindose laestructura por mas de 3 kilometros de longitud.

La veta monterrosas fue explotada por centromin peru S.A. desde 2 niveles 1130

superior y el 1070.

3.3.3 procedimiento de preparacin.

La mina Monterrosa a sido preparada para explotar entre los niveles 1130 y 1070.

a)desarrollo del nivel superior en este caso 1130, a lo largo y ancho de la

estructuramineralizada para preparar una cmara superior de perforacin (overcut), desde la cual opera la perforadora down the hole, con una altura minima

de 3.80m ( la altura del mstiles de 3.50m).

b) desarrollo de un nivel inferior 1070, tambin a todo lo largo y ancho del mineral,para preparar una cmara inferior de recepcin y extraccin del mineral disparado

under cut.

De esta manera tambin se determina el buzamiento de la estructura mineralizada

momento y por lo tanto el angulo presiso de perforacin para minimizar la

dilucinAl momento de la voladura.

Esta cmara tambin lleva una altura de 3.80m.

c) paralelamente ala cmara de recepcin, y al mismo nivel, se corre sobre esteriluna galera lateral de 3x3.50m, conservando una separacin recomendable de

15m esta distancia es para evitar que el mineral disparado invada, obstruya y dae

las instalaciones de la galera laetral ( tuberas,cables).

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d)a 20m por debajo de la cmara de recepcin se corre, sobre veta, un nivel; eneste caso el 1050 a utlizarse como nivel de recoleccin y extraccin, que se

comunica con el 1070 mediante echaderos ore pass cada 80m.

esto permitir un carguo fluido hacia los volquetes y una mejor utilizacin de los

scooptram, aun que con la desventaja de los volquetes en monetrrosas quetendrian que trepar por una rampa con gradiente 10% que comunica con el nivel

1050 con el 1070 que llega a superficie.

Este nivel 1050 sera utlizado como cmara de perforacin cuando la explotacin

se traslade a niveles inferiores.

3.3.4 procedimiento de minado.

viene a ser la perforacin de taladros de nivel nivel, con la maquina down t he

hole en el caso de monterrosas, los taladros son perforados con6 de dimetro.

Como se a indicado anteriormente , la malla de perforacin esta ligada al dimetro

del taladroy tambin ala potencia de la estructura mineralizada.

De cualquier manera la malla debe seguir la direccin de la veta.

Con el fin de tener cara libre para los disparos , se prepara una chimena drop

raise, para cuyo efecto se toma el cuadriltero formado por cuatro taladros y

dentro del mismo se perforan otros tres.

3.3.5 equipos empleados.

El aquipo originalmente previsto para una produccin de 750t/d fue el siguiente.

- Una perforadora down the hole para taladros de 6 y 61/2 para tajeos.

- Una comprensora de alta presin (18 bares) para trabajar con la

perforadora.

- Un jumbo hidrulico de dos brazos para el desarrollo y preparacin.

- Una motoniveladora para el mantenimento del piso y carreteras.

- Tres volquetes de bajo perfil para cargar 12 toneladas.

- Tres scooptrams de 3 yd3

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Prepracion y desarrollo de VCR.

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Explotacin del mineral entre los niveles 1130 y 1070

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Desarrollo del nivel inferior 1070.