PERFORACIÓN Y VOLADURA EN VETAS ANGOSTAS MINAS ARIRAHUA

Ing. Arturo Vargas GuillénIng. Hugo Vidal Herrera

Jefe Departamento de Control de Perdidas y GeomecánicaSupervisor Mina

mcontrol@minarsa.com.peafvguillen@hotmail.comhvherrera@hotmail.com

RESUMEN

Minas Arirahua S.A., desarrolla sus operaciones dentro del complejo de Bella Unión, involucra la explotación de vetas con buzamiento entre 80º a 85º, se ejecutan labores de exploración y desarrollo en 900 ms/mes, la explotación produce 300 TMS/dia; la Planta de Beneficio trata 450 TMS/dia, con ley de cabeza de 10.50 gr Au/ TM.Las zonas de enriquecimiento están determinados por varias vetas, las cuales tienen sus propias características que hacen de la explotación un reto muy importante, debido a la irregular geometría y distribución de valores, mas aun por la Geomecánica y sus efectos.La explotación implica no solo hacer económico el yacimiento, sino reducir la dilución consiguiendo ello con un adecuado trabajo en perforación y voladura para conseguir el ancho de minado optimo para cumplir con los objetivos de la empresa, (0.40 ms.).Es importante la aplicación de la Geomecánica, para el diseño de la voladura y las aberturas permisibles, siendo el soporte definitivo el relleno hidráulico y como sostenimiento temporal la madera.Los rendimientos están en relación directa a la eficiencia de la voladura llegando a 2 TMS/h-g.

SUMMARY

Minas Arirahua S.A. develops its operations within the Bella Unión complex, involving the exploitation of streaks with dip between 80° and 85°. Exploration and development works are performed in 900 ms/month, exploitation produces 300 MT/day. The Mining Plant treats 450 MT/day with a head grade of 10.50 gr Au/MT.The enrichment zones are determined by several streaks, which have their own characteristics thus making of exploitation a very important challenge due to the uneven geometry and value distribution, and even more due to Geomechanics and its effects.Exploitation implies not only making the bed economical but also decreasing dilution, and this is achieved with proper drilling and blasting works to get the optimum mining width in order to reach the goals of the company (0.40 ms.)The use of Geomechanics is important for the design of blasting and permissible openings, thus hydraulic backfill being considered as the definitive support, and wood as the temporary support.Yield is in direct relation to the efficiency of blasting thus reaching 2 MT/h-g.

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DISTRITO MINERO DE ARIRAHUA

1.0 UBICACION

El yacimiento de Arirahua está políticamente ubicado en el paraje de Arirahua, distrito de Yanaquihua, provincia de Condesuyos, departamento de Arequipa. Geográficamente se encuentra localizado en la cabecera de la quebrada Huichucuy, dentro del macizo occidental de la cordillera de los Andes, flanco oeste, a una altitud de 3,700 m.s.n.m. 

Las coordenadas de Arirahua son:

 72º 56’ Longitud Oeste15º 39’ Latitud Sur

2.0 ACCESIBILIDAD

El distrito minero es accesible desde la ciudad de Arequipa por una carretera asfaltada y afirmada, cubriéndose desde Arequipa 275 Km. en los tramos siguientes :

Arequipa al desvío de Camaná 92km. carretera asfaltada.

Desvío de Camaná – Chuquibamba 118km. Carretera asfaltada y Afirmada.

Chuquibamba - desvío Cotahuasi 35 km. Carretera afirmada.

Desvío Cotahuasi – desvío Salamanca 15 km. Carretera afirmada.

Desvío Salamanca – Arirahua 15 km. trocha carrozable.

Total Arequipa – Arirahua 275 km.

 El tiempo de viaje desde Arequipa es aproximadamente 7 horas.

GEOLOGÍA DEL YACIMIENTO

Las características físico-químicas del yacimiento de Arirahua, permiten clasificarlo como un depósito hidrotermal de metales preciosos.

ANÁLISIS POR ALTERACIONES EN ROCA

Las rocas están sujetas a deterioro que por efecto del “intemperismo” y de las aguas “freáticas”, haciéndose menos resistentes que las rocas frescas , lo que realmente lo hace menos competentes para la voladura.

ARGILITIZACION

Es la alteración producida por las soluciones hidrotermales relacionadas a las plagioclasas dando como productos al caolin, cericita ,illita y como color característico un aspecto blanquecino lechoso. Lo que lo hace menos competente para la voladura.

PROPILITIZACIÓN Es una alteración propia de las Andesitas, transformación de plagioclasas orblenda y piroxeno formando la epidota, clorita, carbonatos cuyo color característico es un verde oscuro de tipo máfico. Lo que lo hace menos competente para la voladura.

SILICIFICACION

Es el aporte de Cuarzo coloidal ( fluidos), que hacen que la roca sea mas competente para la voladura

GEOLOGÍA ESTRUCTURAL

Según el cuadrángulo de Chuquibamba las estructuras guardan estrecha relación con los movimientos tectónicos del ciclo andino. Regionalmente se han reconocido dos grandes fallas: la de Pampacolca que tiene un desplazamiento vertical bastante considerable y la falla de Acospampa que se observa dentro de los volcánicos Terciarios, ambas fallas presentan un rumbo N 45ºW.

En un stock de andesita hipabisal se encuentran las siguientes estructuras:

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Diques ácidos de rumbo E – W. Vetas de rumbos E – W, con buzamientos

de 70º a 80º S. Fallas que desplazan a las vetas, de

rumbo N–S,con buzamientos de 30º a 60º E.

Vetas N – S muy echadas hacia el Este. Pequeños cuerpos mineralizados tipos

Stock Work.

Localmente las estructuras mineralizadas que se presentan se pueden agrupar en dos sistemas importantes, las de rumbo E – W y N 45º E con un buzamiento mayor de 75 º S y 75º SE. respectivamente, siendo la primera de carácter tensional y la segunda de cizalla.Dentro de este sistema de vetas se encuentran dos sectores de vetas; uno en el lado Oeste, donde se conocen las vetas María y Elena; y otro sector en el lado Este, el mas amplio, en un área de 600 x 800 m. aquí se encuentra un grupo de 14 vetas paralelas que, de Norte a Sur tienen los siguientes nombres:Veta Laurita Veta BarbaritaVeta Carmen Veta PromesaVeta Nazareno Veta IntermediaVeta Cristel Veta SuperiorVeta Camila Veta RicaVeta Lucia Veta NatividadVeta Santa Bárbara Veta AniaLos aspectos Geoestructurales precondicionan los resultados de la voladura por lo que se tiene en cuenta la configuración de la malla de voladura o iniciación

DESCRIPCION DE OPERACIONES

La producción de mineral es de 300 TMS/día, con una ley promedio de 10.50 gr Au/TM, distribuidas en 7 niveles, entre las cotas 3600 y 3175 m.s.n.m..El laboreo en netamente convencional, debido a la geometría del yacimiento como a su distribución de valores.

MINADO DE VETAS ANGOSTAS

METODO DE EXPLOTACIÓN

El minado de mineral cumple con: ser dinámico, seguro, económico y a la vez tener una alta recuperación que permita reducir costos.

CORTE Y RELLENO ASCENDENTE

El inicio es a partir del subnivel base, dejando puentes de 3 ms, respecto a la galería, se realiza en cortes horizontales empleando sostenimiento temporal con madera. Concluido el corte, se procede a la limpieza del mineral para luego preparar para el relleno hidráulico que es el sostenimiento definitivo.

PERFORACION Y VOLADURA

Como el avance de la explotación es por rebanadas horizontales, la perforación se hace verticalmente paralelo con le buzamiento.Los equipos de perforación son maquinas Stoper con barrenos de 6 pies y diámetro de 38 mm.En la voladura se emplea dinamitas semigelatina con potencia relativa de 65% y Pulverulentas de 65%.

MALLA DE PERFORACIÓN

La determinación de la geometría; Burden x Espaciamiento, esta basada en la teoría de: Pearse

Pearse

Utilizando el concepto de la energía de detonación por unidad de Volumen obtuvo la siguiente ecuación

B = KV X 10-3 X D X [ PD / RT ]0.5

Donde: B = Piedra Máxima (m)

KV = Constante que depende de las características de las rocas (0.7 a 1.0)D = Diámetro del Barreno ( mm ) PD = Presión de detonación( KG\CM2 )RT = Resistencia

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Para Otros Esfuerzos Se Considera La Siguiente Escala De Valores:

Flexión o Doblado : 1/10 del coeficiente de compresión

Corte o Cizalla : 1/15 del coeficiente de compresión

Tensión o Tracción : 1/30 del coeficiente de compresión

Las formulas requeridas para calcular elLas formulas requeridas para calcular el espaciamiento de los taladros son:espaciamiento de los taladros son:

Por: R. FRANK CHIAPPETTA ( Blasting Analysis International, Inc )

Para taladros completamente llenados (por ejemplo 100% acoplados):

Pb = 1.69 x 10-3 D2

Para una columna de carga desacoplada:Pb = 1.69 x 10-3 D2 ( rc \ rh )2.6

Para una columna de carga taponeada y desacoplada:Pb = 1.69 x 10-3 D2 ( rc \ rh C1/2)2.6

Donde: Pb = Presion del taladro en PSI.rh = Radio del taladro en pulgadas.rc = Radio de la carga explosiva en pulgadas. = Gravedad especifica del explosivo.D = Velocidad de Detonacion del explosivo en Pies/Seg.C = Porcentaje del total de la columna cargada expresada en decimales.

CASO 1 : TAJEO NIVEL VETA

625300360

355035003500

CARMENELENAELENA

420 3500 ELENA

DINAMITA SEMIGEL 65%

Nro DE CARTUCHOSVp ( FT / MIN)RC ( KG /CM2 )RT ( KG /CM2 )Pb( KG /CM2 )

52.2950017

1704.38

B (M) : 0.25

CASO 2 : TAJEO NIVEL VETA

410390430

320031753175

SPLITNATIVIDADSPLIT NATIVIDADSPLIT NATIVIDAD

DINAMITA SEMIGEL 65%Nro DE CARTUCHOSVp ( FT / MIN)RC ( KG /CM2 )RT ( KG /CM2 )Pb( KG /CM2 )

61.252758.33

671.601

B (M) : 0.20

CASO 3 : TAJEO NIVEL VETA

500550

32503250

NATIVIDADNATIVIDAD

DINAMITA SEMIGEL 65%Nro DE CARTUCHOSVp ( FT / MIN)RC ( KG /CM2 )RT ( KG /CM2 )Pb( KG /CM2 )

63.275025

612.342

B (M) : 0.20

INDICES DE PRODUCTIVIDAD EN TAJEOS

2003 Ene. Feb.TareasTar / Tm

0.54 0.59 0.503

DinamitasKg – D / Tm

1.035 1.115 0.870

Accesorios De Voladura $ / Tm

1.85 1.85 1.69

Accesorios De

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Perforacion$ / Tm Bcas / TmBc / TmP.P / BcaP.P / Bc

0.8740.470.403501400

0.8740.470.403501400

0.6190.0220.008605.3

1312.42

INDICES DE PRODUCTIVIDAD EN TAJEOS

TAJO 625Nv 3550

Roca de caja Andesita-DioritaAlteración-Propilitica, ArgilicaModerada Fuerte

TAJO 420Nv 3500

Roca de caja Andesita-DioritaAlteración-Propilitica, Argilica ModeradaFracturamiento Debil a ModeradoDiaclasamiento 2 sistemas

TAJO 430Nv. 3175

Roca de caja AndesitaAlteración-Propilitica, Argilica ModeradaFracturamiento ModeradoDiaclasamiento 2 sistemas

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A A’ B’B

A A’B’ B’B B

BC-065 B-080 BC-100

PROPIEDADES VOLUMÉTRICAS

DENSIDAD O PESO ESPECIFICO.-

Característica importante y resolutiva de las rocas y minerales inherentes a su propia estructura molecular definida como la relación entre la masa del material y su volumen. definirá la velocidad sísmica y de transmisión de energía.

COMPACIDAD Y POROSIDAD.-

La compacidad es la relación de la Densidad aparente a la Densidad real su valor se aproximará mas a la unidad cuanto mas densa sea la roca.La Porosidad es la relación del volumen total de los espacios existentes en una roca a su volumen aparente.Al aumentar la compacidad hacia 1 , que es el valor limite la porosidad tendera a cero.

DUREZA Y TENACIDAD.-

Técnicamente por dureza se entiende a la resistencia al corte y penetración que presenta las rocas a la perforación. PROPIEDADES ELÁSTICAS DE LA ROCA

MODULO DE ELASTICIDAD (YOUNG)

Es una medida de la resistencia elástica o de la habilidad de una roca para resistir la deformación. Cuanto mayor sea el valor del modulo de Young será mayor la dificultad para romperse llegando muchas veces a absorber la energía entregada por el explosivo y retornar a su estado inicial (rocas elásticas)

RATIO DE POISSON

Es el radio de contracción transversal a expansión longitudinal de una material sometido a esfuerzos de tensión . cuanto mayor sea el radio de Poisson será mayor la propensión a rotura.

PROPIEDADES MECÁNICAS

RESISTENCIA A LA COMPRESION

Define la fuerza o carga por unidad de superficie bajo la cual una roca fallara por cizalla.

RESISTENCIA A LA TRACCION

Define la fuerza o carga por unidad de superficie bajo la cual una roca fallara por tracción.

PROPIEDADES GEOFÍSICAS

VELOCIDAD DE ONDA LONGITUDINAL.

Es la velocidad a la cual una roca transmitirá las ondas de compresión. Usualmente cuanto mayor sea la velocidad de la roca, se requerirá explosivo de mayor velocidad de detonación.

VELOCIDAD SISMICA.

Es la velocidad por unidad de tiempo de las ondas sísmicas (Ondas P, S, R, L) asociadas al evento de detonación. TECNOLOGÍA DE INICIACIÓN

A partir de una iniciación convencional con el producto Carmex optamos por optimizarla e introducir los MICRO-RETARDOS en tajeos de Explotación y Frentes en desarrollo lo que habré la posibilidad de una simulación previa de resultados de voladura con los siguientes tiempos de retardos.

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Nº DE SERIE

TIEMPO DE RETARDO

1 40 Milisegundo2 80 Milisegundo3 120 Milisegundo4 160 Milisegundo5 200 Milisegundo6 250 Milisegundo7 300 Milisegundo8 400 Milisegundo9 500 Milisegundo

10 600 Milisegundo11 800 Milisegundo12 1000 Milisegundo13 1400 Milisegundo14 1800 Milisegundo15 2400 Milisegundo

SIMULACIÓN:

Un elemento dentro de un proceso de evaluación de las operaciones de perforación y voladura es poder predecir a través de ciertas herramientas, las consecuencias y beneficios de introducir cambios en los parámetros de diseño usados en una voladura sin dejar de lado los índices de los equipos de operación que participan. Una de estas herramientas es el Software 2D Bench (Simulación para configuración de iso-valores de tiempos de Micro retardos.

CREACIÓN DEl MODELO

Con los parámetros de diseño propuesto por Pearse que son aproximaciones de diseño efectuamos un levantamiento

primario y su respectivo análisis y optimización que comprenderá, la creación de malla, diseño de tipo de explosivo (carga), asistido por el 2D Bench.

DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA (MALLA DISEÑADA)

La distribución de los explosivos dentro del macizo rocoso afecta el grado de fragmentación esperado, ya que la distribución de la energía desarrollada por el explosivo depende de la geometría de este al interior del macizo, por lo que se procedió al análisis propuesto por Pearse. Con Burden de 0.20 y espaciamiento de 0.20 m. Lo que muestra ligeramente inadecuada distribución de la energía disponible.

OPTIMIZACIÓN DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA (MALLA OPTIMIZADA)

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Taladros de Producción

Taladros de Arranque

Area mode(Line/Polygon Creation)

draw and edit strings and polygons

set string and text labels on the design

import strings and

polygons

cut/copy/paste strings and labels

Drill mode(Hole Creation)

hole properties and pattern parameters

drill single holes and patterns

(square, staggered, polygon, follow string)

import holes from text file

edit hole properties

cut/copy/paste holes and attached data

Load mode(Material Loading)

load multiple decks of materials

load by length, mass, depth from collar or percentage of hole length

user-definable materials stored in Stocks database

explosives and non-explosives

(stemming, air-deck, water, etc)

modify material properties at any time

deck properties stored with design

Taladro de 0.038 m de diámetro

Burden 0.20 m. y espaciamiento de 0.20 m.

Del análisis propuesto se determino un Burden 0.20 m y Espaciamiento de 0.15 m, lo que muestra una distribución de energía adecuada desarrollada. Comprende un análisis minucioso de las ALTERACIONES de Argilitización , propilitizacion , silicificacion ;lo que lo hace al Medio Rocoso sea mas Competente o Menos Competente para la voladura

ANÁLISIS TÉCNICO DE FRAGMENTACIÒN:

Lo que verdaderamente va ha evaluar los resultados de voladura pàra lo cual decidimos utilizar el software Split Desktop que permite mediante una red a partir de una captura en cámara digital determinar LA CURVA DE GRANULÒMETRIA y por supuesto los histogramas correspondientes.

EFICIENCIA DE LIMPIEZA Y ACARREO:

Los resultados de una buena voladura se verán reflejados en máximos rendimientos de la Pala, Garra y Acarreo.

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Análisis de Tecnología Micro Retardos

Iso Tiempos enMS.

Down Hole Delays mode(Downhole Delay Sequencing)

insert detonators, primers and connectors

insert at distance from toe or collar

define scatter (standard deviation) for timing analysis

user-definable items stored in Stocks database

modify properties at any time

properties stored with design

Distribución de la energía desarrollada analizada

Analysis tools

Detonation simulation

display contours of first detonation times for holes

display chart of maximum instantaneous charge with calculation of PPV and airblast

burden relief analysis

calculate 3D and 4D energy distributions

model near field PPV attenuation using the Holmberg-Persson approach

calculate totals for design components: count, quantity, mass, cost

copy design data to external application (e.g. spreadsheet)

copy results to external application or save to file

Distribución de la Energía Malla Optimizada

Espaciamiento Burden

Atentamente, Ing Arturo Felix VARGAS GUILLÉN

(Encargado Dpto. Control de Perdidas)Ing Hugo Vidal HERRERA SOLÌS

(Supervisor de Mina )

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Configuración de Iso Valores de Tiempos

Análisis de Tecnología Micro Retardos

Iso Tiempos en MS.

Delays mode(Delay Sequencing)Define detonators and connectorDefine scatter (standard deviation) for timing analysisConnect any two holes or a line of holesInter-hole inter-row, uni-and bidirectionalUser-definable items stored in stocks databaseModify properties at any timeProperties stored with design