UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA GEOLGICA, MINERA, METALURGICA Y GEOGRAFICAE.A.P. DE..INGENIERIA DE MINAS

Perforacin y volura en minera a cielo abiertoCaptulo2. Criterios para determinar los parmetros de perforacin

INFORME PROFESIONAL Para optar el Ttulo de Ingeniero de Minas

AUTOR Italo Farje Vergaray

LIMA PER 2006

CAPITULO 2 2 CRITERIOS PARA PERFORACION. DETERMINAR LOS PRAMETROS DE

2.1)

OBJETIVOS

Mostrar de manera iterativa el clculo de la malla de perforacin de una practica basados en la caracterizacin del macizo por Lilly y el modelo matemtico de Kuz-Ram, Existen muchos mtodos, pero los antes mencionados toman en cuenta las caractersticas geomecnicas de la roca, la litologa, y nos dan un tamao promedio de la roca fragmentada 2.2) Caracterizacin de la mina para el propsito de voladura. Las caractersticas fsicas de las rocas estn en funcin a su gnesis y a los procesos geolgicos a los cuales fueron expuestas. 2.2.1) Propiedades de las rocas a) Densidad, Resistencias dinmicas de las rocas, Porosidad

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2.2.2) Caracterizacin del macizo Rocoso Las propiedades del macizo rocoso son de fundamental importancia para conseguir un buen diseo de perforacin y voladura pequeas variacin de estas propiedades hacen que los parmetros de diseo de la perforacin y voladura sean diferentes. a) Rigidez de la roca: Controla la distorsin que pueda haber en las paredes del taladro. b) Resistencia a la compresin : controla la rotura de la roca en las paredes del taladro c) Propiedades de atenuacin: Da la atenuacin de la ondas. d) La tensin dinmica: Tiene su influencia en la apertura de nuevas grietas para generar fracturas de rotura en el macizo e) Caracterstica, frecuencia y orientacin de las fracturas in situ: Su influencia se da en el tamao de los bloques que se muestran de manera natural. f) La constante A , Es un parmetro que lo da Lilly y partir del cual se puede obtener factores de carga. g) Propiedades mecnicas: Se tiene dos parmetros que son

susceptibles de medir: El Modulo de Young representa el comportamiento de la deformacin a la tensin y traccin lineal que sufre la roca Ratio de Poissons expresa La relacin de la tensin lateral con la tensin longitudinal en un esfuerzo un-axial Los valores dinmicos se pueden calcular de la siguiente manera:

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Modulo de Young

E =Donde:

Vs2 x x {3 x (Vp/Vs)2 -4} / {(Vp/Vs)2 1}

E Vp Vs

= = = =

Modulo de Young Velocidad de la onda p Velocidad de la onda s Densidad de la roca

Ratio de Poissons

Donde:

=

{(Vp/Vs)2 - 2 } / {(Vp/Vs)2 1}

Vp Vs

= = =

Ratio de Poissons Velocida de la onda p Velocidad de la onda s

2.2.3) ndice de calida del macizo rocoso ( RQD) a) RQD: (Rock Quality Designation) , el ndice de calida de roca, que se mide in situ, para realizar dicho calculo existen tres posibilidades b) Primes caso: a partir de los testigos obtenidos en la exploracin.

Medida del RQD en testigos de Exploracin

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c) Segundo

caso:

RQD

Determinado en

el campo por el rea de

Geotecnia, en un tramo longitudinal de pared expuesta

d) RQD = 100 )1.0-( x (0.1 )1 + Donde: = Nro. De Fisuras / Espacio (Span) e) Tercer caso: Comprende el calculo del RQD en funcin del numero de fisuras por metro cbico al realizar el levantamiento litolgico

estructural de las paredes de la mina, este se usa para voladura: RQD = 115 (3.3) Jv Donde: Jv = numero de fisuras por metro cbicoRQD < 25% 25 - 50 % 50 - 75 % 75 - 90 % 90 - 100% Calida de Roca Muy mala Mala Regular Buena Muy buena

2.2.4) ndice de la roca a la voladura ( Blastibility) Este ndice fue desarrollado por Lilly, y nos da una idea de cuan fcil o difcil es volar una roca. BI = 0.5(RMD + JPS + JPO + SGI + RSI) Donde: RMD = JPS JPO = = Descripcin del macizo rocoso Espaciamiento de las juntas planares Orientacin de las juntas planares Gravedad especifica Dureza de al roca (Hardness)

SPG = RSI =

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RSI RC

= =

0.05(RC) Resistencia a la compresin simple (Mpa)

Para una roca totalmente masiva el espaciamiento entres juntas es intermedio y con una resistencia a compresin de 140 a 230Mpa, vemos que los rangos de factor de carga se mueve entre: 0.25 y 0.3 kg/ton de ANFO, dicho explosivo tiene un densidad de 0.8gr/cm3, sin embargo con el uso de ANFO pesado estos factores de carga se van a un rango mas elevado de 0.46 0.56 kg/ton

Parmetros Geomecnicos 1.- Descripcion del macizo rocoso (RMD) 1.1 Friable / Poco consolidado 1.2 Diaclasado en bloqes 1.3 Totalmente masivo 2.- Espaciamiento entre planos de las juntas JPS 2.1 Pequeo (< 0.1 m ) 2.2 Intermedio (0.1 a 1m) 2.3 Grande ( > 1 m ) 3.- Orientacion de los planos de juntas JPO 3.1 Horizontal 3.2 Buzamiento Normal la frente 3.3 Direccion normal al frente 3.4 Buzamiento coincidente con el frente 4.- Influencia de peso epesifico (SGI) SGI = 25SG - 50SG Donde: SG = Peso especifico en (ton/m3) 5.- Influencia de la resisitencia RSI = 0.5RC Donde: RC= Resisencia a la compresin

Calificacin

10 20 50

10 20 50

10 20 30 40

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Consumo especfico de ANFO 0.55 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0 10 20 30

F c r d c rg (k /t) a to e a a g

IB = 55

IB = 66

40

50

60

70

80

90

100

Indice de VolabilidadIB para una roca con las siguientes caractersticas, de 140 y 230Mpa RMD JPS JPO SGI RSI IB 40 20 30 12.5 7 54.75 50 20 30 20 11.5 65.75

2.2.4.1 ndice de volabilidad modificado para un caso particular. El ndice planteado por Lilly, se le puede ingresar nuevos parmetros, como la alteracin y la abundancia de esta particularidad, dichos valores entran restando el ndice original, Cada mina tiene sus particularidades. Propuesta: BI = 0.5 x (RMD + JPS + JPO + SGI + RSI - ALTxAB) Donde: RMD = JPS JPO = = Descripcin del macizo rocoso Espaciamiento de las juntas planares Orientacin de las juntas planares Gravedad especifica Dureza de al roca (Hardness) Razn de influencia de la resistencia Tipo de alteracin Abundancia

SPG = RSI RSI ALT AB = = = =

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Clasificacin general de dureza de la roca en M pa Dureza Extremadamente blanda Muy suave Suave Roca media Roca Dura Muy dura Extremadamente Dura Ranking R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 UCS (Mpa) 0.2 - 1.0 1.0 - 5.0 5.0 - 25.0 25.0 - 50.0 50.0 - 100 100 - 250 > 250

Informacin entregado por geologa de la mina Litologia Porfido Feldespatico Quarzo monzonita Brecha Codigo Alteracin 164 Biotita 166 Silice 168 Sericita Caolinita Codigo Abundancia 1 Moderado 3 Moderado Intenso 4 Intenso 8

Clculos en base al ndice de Volabilidad: FE FC A = = = 0.015 x BI 0.004 x BI 0.12 x BI (A = Factor de roca)

Caracterizacin para una voladura en particular 1.Descripcion del macizo rocoso (RMD) Masivo Fracturado Muy fracturado Fracturado dislocado o agrietado Desintegrado o polvoriento Espaciamiento entre planos de las juntas (JPS) Espaciamiento mayor a la malla de perf. Especiameinto de 1m Espaciamiento de 0.2 a 1m Espaciamiento menor a 0.2 m Orientacion de los planos de juntas (JPO) Horizontal Manteado hacia el banco Perpendicular hacia l cara libre Manteado hacia la cara libre Influencia de peso epesifico (SGI) S.g = 2.5 SGI = 25SG - 50SG Donde: SG = Peso especifico en (ton/m3) Influencia de la resisitencia (RSI) RSI = 0.5RC Donde: RC= Resisencia a la compresin Alteracin (ALT) Biotita Silice Sericita Caolinita Abundancia Moderado Moderado intenso Intenso Indice de Volabilidad Factor de Energia (Kj/ton) Faactor de Carga (kg/ton) Factor de Roca (A) 50 40 30 20 10

15Mpa 10

25Mpa 10

Diferentes tipos de Dureza 37Mpa 50Mpa 20 20

75Mpa 30

100Mpa 30

2.-

20 50 30 20 10 20 10 20 30 40 12.5 2.5

20

20

30

30

30

3.-

20

20

20

20

20

4.-

12.5

12.5

12.5

12.5

12.5

5.-

7.5

12.5

18.5

25

37.5

50

6.-

4 1 3 4 8 6 4 5 6 23 0.35 0.09 2.76

4

4

4

3

3

7.-

6

5

5

4

4

25.5 0.38 0.10 3.06

35.5 0.53 0.14 4.26

43.75 0.66 0.18 5.25

59 0.89 0.24 7.08

65.25 0.98 0.26 7.83

Sin embargo en marzo del 2006, la empresa ASP Blastronic presenta un nuevo criterio para calcular el ndice de Volabilidad, el cual lo hace en funcin de la Velocidad de penetracin, mineralizacin, RQD, Litologa y densidad de roca y es el cuadro adjunto en la parte baja de la hoja.

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Caracterizacin para voladura 1.- Influencia de la Dureza Rango de penetracion RP ( m/h) 2.- Mineralizacion 1.- Esteril 2.- Mineral 3.- Influecia del fracturamiento (RQD) Influencia del fracturamiento Rango RQD 30 50 Rango >75 44 a 75 25 a 44 18 a 25 0 a 18 Clase 10 20 30 40 50

15Mpa 10

25Mpa 20

Diferentes tipos de Dureza 37Mpa 50Mpa 30 40

75Mpa 50

100Mpa 50

30

30

50

50

50

50

10 0 - 15 15 - 30 30 - 45 45 - 60 >60 1.- Mat aluvial 2.- Sedimentos 3.- Andecita inferior 4.- Andecita superior 5.- Toba 10 20 30 40 50 10 10 20 30 40 50 20 2.8 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 20.0 22.5 25.0 27.5 30.0 32.5 40 0.60 160 4.8

20

30

40

50

60

4.- Litologia

20

30

40

50

60

5.- Influencia de peso epesifico (SGI) S.g = 2.5 SGI = 25SG - 50SG Donde: SG = Peso especifico en (ton/m3)

22.5

25

27.5

30

32.5

Indice de Volabilidad Factor de E