1 USO DE CAÑAS CON BARRENACIÓN LINEAL EN LA VOLADURA CONTROLADA PARA REDUCIR SOBRE EXCAVACIÓN Y COSTOS EN ROCA IIIB, IVA, Y IVB Richard Lucio Suaña Asillo ¹ Sinopsis: Así la mina Poracota, posee una roca mala, creando inestabilidad en las labores, por eso justifica aplicar la voladura controlada a través del uso de cañas sobre la cual se colocan a distintos espacios los cartuchos de dinamita sensibles de mayor o menor grado según la tanda de voladura del frente. Según diagnósticos de voladuras anteriores se verifico que producían sobre excavación del perímetro de las labores entre 12 a 15%, causándolo inestable y con el empleo de mayores elementos de sostenimiento. Con la aplicación de la técnica del uso de cañas se obtuvo buena voladura, sin daños a la corona y hastiales, donde se puede apreciar las medias cañas y por ende labores bien perfiladas y estables. No existiendo mayor perturbación ni sobre excavación de las labores, todo esto, tomando en cuenta la clasificación del macizo rocoso y la profundidad del taladro. Palabras Claves: Sobre excavación, Costos, Cañas, Voladura controlada, Simpatía. _____________________________________________________________________________________ Introducción En el campo de la industria minera así como en otras, es constante el cambio hacia nuevas técnicas y modificaciones en el proceso de producción, tendientes a mejorar la metodología de trabajo cotidiano, y también reducir los costos, esto último un aspecto fundamental para la rentabilidad de un proyecto, es por esto que justifica la aplicación de la técnica del uso de cañas con barrenacion lineal en la voladura controlada. Siendo el objetivo general explicar la importancia del uso de cañas sobre la cual se colocan a distintos espacios los cartuchos de dinamita sensibles de mayor o menor grado según la tanda de voladura del frente o tajo de exploración aurífero, con perforación convencional y semimecanizado; aplicando para esto la propiedad de simpatía de las dinamitas fijadas con cinta aislante en el tubo de PVC. De igual forma determinar el procedimiento en la preparación de las cañas para el empleo de carguío en la columna explosiva a fin de efectuar la voladura controlada en los frentes de avance. Desarrollo Simpatía entre dinamitas Al ser detonado un cartucho, éste puede inducir la detonación de otro cartucho vecino por “simpatía”. _______________________________________ ¹ Ingeniero de Minas Universidad Nacional de San Agustín- Calle Catalina Nº117 E-mail: [email protected]En las dinamitas sensibles esta transmisión de la detonación puede representar una distancia de muchos centímetros. La capacidad de transmisión es importante para determinar las distancias entre cartuchos en los taladros cargados con espaciadores. Teoria del Metodo Al introducir una carga explosiva a un taladro y detonarla esta genera grietas radiales alrededor de este, lo que se denomina fisuramiento radial. Cuando son dos las cargas que se disparan simultáneamente, esas grietas radiales tienden a propagarse por igual en todas direcciones, hasta que por colisión de las dos ondas de choque en el punto medio entre taladros, se produce una grieta planar entre ambos taladros, donde se filtran los gases del explosivo hasta provocar la ruptura. Grafico N° 1: Generación de grietas radiales (amarillo) y grieta planar (roja).
Transcript
1
USO DE CAÑAS CON BARRENACIÓN LINEAL EN LA VOLADURA CONTROLADA PARA REDUCIR SOBRE EXCAVACIÓN Y COSTOS EN ROCA IIIB, IVA, Y IVB
Richard Lucio Suaña Asillo ¹ Sinopsis: Así la mina Poracota, posee una roca mala, creando inestabilidad en las labores, por eso justifica aplicar la voladura controlada a través del uso de cañas sobre la cual se colocan a distintos espacios los cartuchos de dinamita sensibles de mayor o menor grado según la tanda de voladura del frente. Según diagnósticos de voladuras anteriores se verifico que producían sobre excavación del perímetro de las labores entre 12 a 15%, causándolo inestable y con el empleo de mayores elementos de sostenimiento. Con la aplicación de la técnica del uso de cañas se obtuvo buena voladura, sin daños a la corona y hastiales, donde se puede apreciar las medias cañas y por ende labores bien perfiladas y estables. No existiendo mayor perturbación ni sobre excavación de las labores, todo esto, tomando en cuenta la clasificación del macizo rocoso y la profundidad del taladro. Palabras Claves: Sobre excavación, Costos, Cañas, Voladura controlada, Simpatía. _____________________________________________________________________________________ Introducción
En el campo de la industria minera así como en otras, es constante el cambio hacia nuevas técnicas y modificaciones en el proceso de producción, tendientes a mejorar la metodología de trabajo cotidiano, y también reducir los costos, esto último un aspecto fundamental para la rentabilidad de un proyecto, es por esto que justifica la aplicación de la técnica del uso de cañas con barrenacion lineal en la voladura controlada.
Siendo el objetivo general explicar la importancia del uso de cañas sobre la cual se colocan a distintos espacios los cartuchos de dinamita sensibles de mayor o menor grado según la tanda de voladura del frente o tajo de exploración aurífero, con perforación convencional y semimecanizado; aplicando para esto la propiedad de simpatía de las dinamitas fijadas con cinta aislante en el tubo de PVC. De igual forma determinar el procedimiento en la preparación de las cañas para el empleo de carguío en la columna explosiva a fin de efectuar la voladura controlada en los frentes de avance.
Desarrollo Simpatía entre dinamitas
Al ser detonado un cartucho, éste puede inducir la detonación de otro cartucho vecino por “simpatía”. _______________________________________ ¹ Ingeniero de Minas Universidad Nacional de San Agustín- Calle Catalina Nº117 E-mail: [email protected]
En las dinamitas sensibles esta transmisión de la detonación puede representar una distancia de muchos centímetros. La capacidad de transmisión es importante para determinar las distancias entre cartuchos en los taladros cargados con espaciadores.
Teoria del Metodo
Al introducir una carga explosiva a un taladro y detonarla esta genera grietas radiales alrededor de este, lo que se denomina fisuramiento radial. Cuando son dos las cargas que se disparan simultáneamente, esas grietas radiales tienden a propagarse por igual en todas direcciones, hasta que por colisión de las dos ondas de choque en el punto medio entre taladros, se produce una grieta planar entre ambos taladros, donde se filtran los gases del explosivo hasta provocar la ruptura.
Grafico N° 1: Generación de grietas radiales (amarillo) y grieta planar (roja).
2
Grafico N° 2: Corte periférico entre taladros
Voladura controlada
A diferencia de los taladros de voladura normal, los de voladura controlada deben espaciarse de tal modo, que las fracturas creadas se dirijan a los puntos de menor resistencia, es decir de taladro a taladro, alineándose para formar un plano de corte, con lo que se disminuye o elimina la formación de fracturas radiales.
Ventajas de la voladura controlada
a. Produce superficies de roca lisa y estable.
b. Contribuye a reducir la vibración de la voladura principal y la sobre excavación, con lo que se reduce también la proyección de fragmentos y los efectos de agrietamiento en construcciones e instalaciones cercanas a la voladura, facilita el transporte de los detritos de voladura, por su menor tamaño.
c. Produce menor agrietamiento en la roca remanente. Es importante tener en cuenta que la voladura convencional, según la carga y el tipo de roca puede afectar a las cajas techos a profundidades de hasta 1,50 y 2,00 m debilitando la estructura en general, mientras que la voladura controlada sólo la afecta entre 0,20 y 0,50 m, contribuyendo a mejorar el auto sostenimiento de las excavaciones.
d. En minería puede ser una alternativa para la explotación de estructuras débiles e inestables.
Técnica de preparación de cañas PVC
Es según la clasificación geomecanica del macizo rocoso y la profundidad del taladro, conforme lo manifestado, se presenta a continuación:
Según RMR (Calidad de la roca): Procederemos a utilizar:
- Taladros vacios y cañas - Taladros con cañas únicamente Longitud de cañas: La longitud de la caña será de acuerdo a los pies perforados en el taladro, por ejemplo:
8 pies (taladro) – 2,1 m (cañas) 6 pies (taladro) – 1,5 m (cañas) 4 pies (taladro) – 0,9 m (cañas) En base a pruebas de campo, las cuales se hicieron por varias semanas a los frentes de voladura, y haciendo seguimiento a los resultados obtenidos en cada una de ellas, es que se elaboro los siguientes cuadros, donde se menciona la potencia, cantidad y espaciamiento de dinamitas para la elaboración de cañas según los pies perforados. Para roca III-B, según las longitudes de 8, 6 y 4 pies.
Pies Perforados: 8 pies - 2.4 m Longitud de cañas: 7 pies - 2.1 m
DESCRIPCION Longitud
(m) Cantidad Total (m)
Dinamita Semexsa 65% 1 1/8 0.18 1.00 0.18
Dinamita Semexsa 65% 7/8 0.18 6.00 1.08
Espaciado entre dinamitas 0.15 6.00 0.90
2.16
Pies Perforados: 6 pies 1.8 m Longitud de cañas: 5 pies 1.5 m
DESCRIPCION Longitud
(m) Cantidad Total (m)
Dinamita Semexsa 65% 1 1/8 0.18 1.00 0.18
Dinamita Semexsa 65% 7/8 0.18 4.00 0.72
Espaciado entre dinamitas 0.15 4.00 0.60
1.50
Pies Perforados: 4 pies - 1.2 m
NOTA: Si se perfora 4 pies en roca IIIB no es necesario el uso de cañas, ya que generalmente solo perforamos en frentes de sección chica (1.5x1.8) esta cantidad de pies, además las fuerzas tensiónales actúan con menor intensidad al generarse una cavidad chica.
3
Tipo de roca IV-A, según las longitudes de 8, 6 y 4 pies.
Pies Perforados: 8 pies - 2.4 m Longitud de cañas: 7 pies - 2.1 m
DESCRIPCION Longitud (m) Cantidad Total (m)
Dinamita Semexsa 65% 1 1/8 0.18 1.00 0.18
Dinamita Semexsa 65% 7/8 0.18 5.00 0.90
Espaciado entre dinamitas 0.20 5.00 1.00
2.08 Pies Perforados: 6 pies - 1.8 m Longitud de cañas: 5 pies - 1.5 m
DESCRIPCION Longitud (m) Cantidad Total (m)
Dinamita Semexsa 65% 1 1/8 0.18 1.00 0.18
Dinamita Semexsa 65% 7/8 0.18 3.00 0.54
Espaciado entre dinamitas 0.25 3.00 0.75
1.47 Pies Perforados: 4 pies - 1.2 m Longitud de cañas: 3 pies - 0.9 m
DESCRIPCION Longitud (m) Cantidad Total (m)
Dinamita Semexsa 65% 1 1/8 0.18 1.00 0.18
Dinamita Semexsa 65% 7/8 0.18 2.00 0.36
Espaciado entre dinamitas 0.20 2.00 0.40
0.94
Tipo de roca IV-B, según las longitudes de 8, 6 y 4 pies.
Pies Perforados: 6 pies - 1.8 m Longitud de cañas: 5 pies - 1.5 m
DESCRIPCION Longitud (m) Cantidad Total (m)
Dinamita Semexsa 65% 7/8 0.18 1.00 0.18
Dinamita Semexsa 45% 7/8 0.18 3.00 0.54
Espaciado entre dinamitas 0.25 3.00 0.75
1.47
Pies Perforados: 4 pies - 1.2 m
Longitud de cañas: 3 pies - 0.9 m
DESCRIPCION Longitud (m) Cantidad Total (m)
Dinamita Semexsa 65% 7/8 0.18 1.00 0.18
Dinamita Semexsa 45% 7/8 0.18 2.00 0.36
Espaciado entre dinamitas 0.20 2.00 0.40
0.94
Materiales y Herramientas utilizados
Tubos de PVC de 10’ de longitud con 1” de diámetro Dinamitas Semexa de 65%x7/8” Carrete de cordón detonante 3P Punzón de cobre, cinta aislante y flexo
metro
Procedimiento para la elaboración de cañas PVC
Primero: Se hace un agujero a las dinamitas en forma axial, con punzón de cobre.
Segundo: El cordón detonante es introducido a la dinamita por el agujero hecho con el punzón de cobre, con el objetivo de que el PENTACORD quede fijo a la dinamita.
Tercero: Antes de sujetar la siguiente dinamita al tubo, el preparador de cañas verifica que el espacio entre dinamitas sea la misma para todas siempre en cuando sea la misma roca (Este espacio depende del tipo de roca en el que se va usar la caña).
Foto N° 1: Armado de cañas
Cuarto: El proceso de armado de una caña es en forma secuencial empezando del cebo hacia
Pies Perforados: 8 pies - 2,4 m
NOTA: En este tipo de roca no se perfora esta longitud (8’) debido a que colapsaría el terreno, generalmente en este tipo de roca se avanza con cimbras, con una longitud de perforación según evaluación geomecanica, es claro que el uso de cañas es muy importante.
NOTA: Las diferencias que se pueden notar en cada cuadro es básicamente en la potencia de la dinamita, cantidades y el espaciado entre las mismas.
4
adelante, constituyendo la carga de columna, siendo sujetadas cada una de ellas con cinta aislante.
Diseño del esquema de carga explosiva con empleo de caña PVC por tipo de roca.
Conforme, como se trabajo en el campo, en la siguiente figura se ilustra el esquema de carga y distribución de dinamitas en roca III-B, IV-A y IV-B.
Grafico N° 3: Esquema de carga explosiva para roca III-B.
Grafico N° 4: Esquema de carga explosiva para roca IV-A.
Grafico N° 5: Esquema de carga explosiva para roca IV-B.
Resultados, Comentarios y Discusión
Uso de la técnica y cargado del frente crucero 068 SW con cañas en roca IV-A (3,7 x 3,5 m)
El proceso de cargado se realizo con cañas y taladros vacios desde el piso del hastial derecho hasta completar la corona.
Este proceso de cargado se realizo debido a que toda la sección del lado derecho es roca argilica IV-B y el resto roca IV-A, siendo en este caso uno de nuestros objetivos primordiales evitar dañar el pilar que estábamos generando en dicho hastial producto de disparar el Crucero 068.
Cabe mencionar que las cañas que se utilizaron fueron para 6 pies con tipo de roca IV-A, ver cuadros para elaboración de cañas.
Foto Nº 2: Pilar a proteger con el uso de cañas
Foto Nº 3: Personal terminando de realizar el carguío con cañas para la voladura controlada
Foto Nº 4: Frente cargado con explosivos y cañas PVC en taladros de corona y hastial en roca IV-A
5
Uso de la técnica y cargado de frente con cañas Galería 500 NE en roca III-B (2,7 x 2,7 m) Generalmente a partir de este tipo de sección a menos ya no se utiliza taladros vacios entre caña y caña, simplemente se usa cañas desde el último taladro de los hastiales y la corona tal como se observa en fotos adjuntas. Cabe mencionar que las cañas que se utilizaron fueron para 6 pies en tipo de roca IIIB, ver cuadros para elaboración de cañas.
Foto Nº 5: Frente cargado con explosivos y cañas PVC en taladros de corona. Antes del uso de la técnica de cañas El resultado de las voladuras era inadecuado, según se muestra a continuación, donde se tiene una labor de 3,7 x 3,5 m cimbra instalada pero topeado con gran cantidad de bolsas de arena en la corona, para tener contacto con roca caja, hubo sobre excavación excesiva. Foto Nº 6: Cimbra instalada pero topeado con gran cantidad de bolsas de arena En la siguiente foto se puede observar una labor de 2,7 x 2,7 m con sobre excavaciones múltiples en forma de desnivel, malla reteniendo rocas
sueltas producto de la voladura sin uso de cañas, esto debido a que con cada disparo el terreno se sigue debilitando generando carga colgada sobre la malla, los cuales tiene que ser descargados por seguridad e instalar nuevos Split set, y cortar los que actualmente existen inclusive va ser necesario el cortado y colocado de una nueva malla.
Foto Nº 7: Sobre excavaciones múltiples en forma de desnivel Después del uso de la técnica de cañas Se obtuvieron labores estables sin sobre excavación haciendo un sostenimiento sistemático tal como indica las tablas geomecánicas sin necesidad de incurrir en costos de sostenimiento - costos adicionales.
Foto Nº 8: Labor estable y bien perfilada Cálculo de costos A continuación se presenta la estructura de costos de perforación y voladura, como ejemplo se toma una labor con sección 3,0 x 3,0 m. y longitud de perforación 6 pies para roca IV-A.
Cálculo de costos de cañas según tipo de roca, sección y longitud de taladro para corona y hastiales.
4. Costo de herramientas y otros
5. Costo de implementos de seguridad
6. Costos adicionales sin usar cañas Según cálculos realizados en campo estos costos adicionales son aproximadamente el 15% del sub total de todos los costos, esto por: - Horas hombre empleadas para el pegado o cambio de mallas con nuevos Split set y HH empleadas para la limpieza y acarreo de carga en exceso producto de la sobre excavación. - Horas máquina perdidas en los equipos utilizados para la limpieza y acarreo de la sobrecarga generada por la sobre excavación (Scoop, pala electrohidráulica, locomotoras y vagones mineros) - Elementos de sostenimiento adicionales como mallas y Split set utilizados para: o Algunas ocasiones era necesario retirar todo el paño de malla dañado producto de la voladura, colocando otra malla y Split set nuevos. o Los disparos sin uso de cañas generaban sobre excavación, los cuales generaban dimensiones irregularidades tanto en la
Costo Vida Costo x Costo/m3.Unit.$ Util Disp. $ (US$/m3.)
4.- Herramientas y otrosPiedra Esmeril Afilad. 2.00 30.00 50.00 1.20Pico Minero Pza. 1.00 8.03 50.00 0.16Lampa minera Pza. 1.00 7.14 50.00 0.14Comba de 6 lbs. Pza. 1.00 15.00 150.00 0.10Comba de 12 lbs. Pza. 1.00 28.00 150.00 0.19Llave Stillson 14" Pza. 1.00 26.80 200.00 0.13Llave Crescent 18" Pza. 1.00 48.00 150.00 0.32Band-it, empalmes, gas prop. etc. Glob. 0.50Arco de sierra Pza. 1.00 4.67 40.00 0.12Hoja de sierra Pza. 1.00 2.33 2.00 1.17
4.03 0.19
DESCRIPCIÓN Unid. Cant.
Costo Vida Costo x Costo/m3.Unit.$ Util Disp. $ (US$/m3.)
5.- Impl.de SeguridadTareas con ropa de agua Tar. 2.63 2.78 7.29Tareas sin ropa de agua Tar. 2.50 2.24 5.59
12.88 0.62
DESCRIPCIÓN Unid. Cant.
7
corona como hastiales teniéndose que usar mayor cantidad de metros en malla y cantidades de Split set, no cumpliendo en aplicar el sostenimiento sistemático recomendado por Geomecanica. o En otras ocasiones los disparos sobre excavaban la corona y hastiales de varios metros atrás, teniendo que realizar un repegado con nuevos elementos de sostenimiento.
7. Resumen de costos por perforación y voladura por disparo
Costos de Perforación y Voladura Antes US$ Después US$
1. Costo de mano de obra. 124,58 124,58
2. Costo de perforación y accesorios. 44,78 44,78
3. Costo de explosivos y accesorios. 111,48 113,94
4. Costo de herramientas 4,03 4,03
5. Costo de implementos. 12,88 12,88
Sub Total 297,75 300,21
Costo adicional sin uso de cañas (15 %) 44,66 -
Total 342,41 300,21
Utilidad 10% 34,24 30,02
Gastos generales o imprevistos 15% 51,36 45,03
TOTAL POR DISPARO 428,02 375,26
Diferencia con el uso de cañas por disparo 52,75
Interpretación de los resultados Al usar las cañas obtenemos frentes con las dimensiones solicitadas según planeamiento, lo que se marcan en la labor, esto que quiere decir, frentes con las dimensiones que se requieren, esto se comprueba en base a las mediciones que se hace a la sección después del disparo, de no usar cañas tendríamos una sobre excavación de 12 a 15% y un daño al macizo rocoso (fractura miento y debilitamiento o causando inestable las labores). Con el empleo de cañas se logro reducir los costos al dejar de invertir horas hombre adicional para el sostenimiento, limpieza y acarreo; Horas maquina pérdidas y costos en elementos de sostenimiento. Conclusiones La preparación de cañas de PVC, se hizo según
la profundidad del taladro, siendo del siguiente modo.
8 pies de taladro, la caña tuvo 7 pies de longitud. 6 pies de taladro, la caña tuvo 5 pies de longitud. 4 pies de taladro, la caña tuvo 3 pies de longitud
Se aplicó la voladura controlada con
espaciamiento de los cartuchos de dinamita Semexsa, según la profundidad del taladro y tipo de roca, lo que se detalla a continuación: Roca III-B espacio entre dinamitas de 0,15 m; tanto de 8’ y 6’ de taladros respectivamente. Roca IV-A espacio entre dinamitas de 0,20, 0,25 y 0,20 m respectivamente para 8’, 6’ y 4’ de taladros. Roca IV-B espacio entre dinamitas de 0,25 y 0,20 m respectivamente para 6’ y 4’ de taladros.
Se logró conseguir los objetivos trazados de
disminuir las sobre excavación del contorno de las galerías con el empleo de las cañas de PVC.
Recomendaciones Continuar aplicando la voladura controlada en combinación con barrenación lineal y con el uso de cañas de PVC en los taladros de corona, hastiales y en la tanda de voladura de producción cuando el terreno lo exige. Referencias bibliográficas 1. CAMERON K. McKenzie: Desempeño del Explosivo y Precorte; Universidad Nacional Santiago Antunez de Mayolo; Huaraz 2 006. 2. CAMERON K. McKenzie: Tecnología de Voladura de Roca; Publicaciones Universidad Nacional de Ingeniería; Lima; 1998. 3. DYNO NOBEL DEL PERÚ: Voladura de Precorte; Control Perimétrico: Productos Explosivos; 1996 4. EXSA: Manual Práctico de Voladura de Rocas, edición anual- Lima 2009. 5. LÓPEZ JIMENO, Carlos; LÓPEZ JIMENO, Emilio; PERNIA LLERA, José María y PILAR ORTIZ DE URBINA, Fernando: Manual de Perforación y Voladura de Rocas; Edic. Instituto Geológico y Minero de España; Madrid; 1987. 6. SCHERPENISSE, Carlos: Diseño y Evaluación de Voladuras Controladas y Precorte, curso Voladura EXSA; 2006
