VOLCAN COMPAÑÍA MINERA S.A.A.

UNIDAD ECONOMICA ADMINISTRATIVA CERRO DE PASCO Oficinas Generales s/n – Cerro de Pasco Telf. (51-64) 722244 Tfax (51-64) 722013

“DISEÑO Y APLICACIÓN DE LA VOLADURA

CONTROLADA EN CAMARAS Y PILARES EN LA MINA CERRO DE PASCO”

PREPARADO POR: Ing. WILLY CHAVEZ LEZCANO

Jefe de Perforación y Voladura Subterránea

I N D I C E

Resumen

Ubicación y acceso

Geología general de los cuerpos J – 337B y CNA Nivel 1600

Características geomecánicas de la roca

Preparación de las cámaras y pilares

Diseño de las ampliaciones en cámaras y pilares utilizando la

técnica del Re–Corte.

Aplicación y costos de la voladura controlada en cámaras y pilares

Conclusiones y recomendaciones

Referencias

Figuras:

10.1 Figura Nº 1: Diseño de la malla de perforación y voladura

para ampliaciones de 7 m. x 5 m.

10.2 Figura Nº 2: Carguío de los taladros de contorno

10.3 Figura Nº 3: Secuencia de minado de las cámaras y pilares

DISEÑO Y APLICACIÓN DE LA VOLADURA CONTROLADA EN CAMARAS Y PILARES 1. RESUMEN

La voladura representa una de las operaciones unitarias de mayor

relevancia en un sistema de minado y en los trabajos de explotación

empleando el método de Cámaras y Pilares se debe considerar dos

aspectos fundamentales: SEGURIDAD Y COSTOS.

Como objetivo principal se debe controlar los efectos causados por la

voladura de tal manera que la resistencia inherente de los pilares después

del disparo no se vea afectada por fracturamientos, descostramientos y

debilitamientos.

Dada esta necesidad se vio por conveniente utilizar la “VOLADURA CONTROLADA” utilizando la técnica de voladura de RE-CORTE, siendo el

propósito la distribución adecuada y reducción de la concentración de carga

de los diferentes tipos de explosivos en los taladros de producción y de

contorno.

Para el diseño y la aplicación de la voladura controlada en las ampliaciones

de cámaras y pilares (7.0 m x 5.0 m) se utilizó los modelos matemáticos de

Konya y Hansen dando resultados satisfactorios y donde resulta su

importancia desde un punto de vista técnico – económico y ecológico.

Como sé vera en la parte correspondiente, se ha logrado un costo de

voladura de 0.84 U.S.$ /Tm con relación al presupuesto de 0.95 U.S. $ /Tm.

2. UBICACIÓN Y ACCESO UBICACIÓN POLITICA

DIRECCION : Paraje Paragsha

DISTRITO : Simón Bolívar

PROVINCIA : Pasco

DEPARTAMENTO : Pasco

REGION : Andrés Avelino Cáceres

ALTURA : 4340 m.s.n.m.

AREA DONDE SE DESARROLLA LA ACTIVIDAD : 2734.740 Ha

ACCESIBILIDAD La accesibilidad es por carretera y ferrocarril por la vía Lima – La Oroya –

Cerro de Pasco, con una distancia de 310 Km. de la Capital (Lima).

3. GEOLOGIA GENERAL DE LOS CUERPOS J – 337B Y CNA Nv 1600 Los cuerpos mineralizados son alargados de forma irregular, constituidos

por una mineralización masiva y diseminada de esfalerita marmatítica, con

galena hacia los bordes; emplazada en el cuerpo de pirita y en contacto con

las calizas pucará y alrededor de los cuerpos de pirrotita.

Estructuralmente está controlado por dos sistemas de fracturamiento

principales:

a. N40ºW, buzamiento 50º W

b. E-W, buzamiento 75º N

La caja techo es el cuerpo de pirita y la caja piso las calizas Pucará. En

general los cuerpos en su eje mayor tienen un rumbo: N10º - 20º W y un

“plunge” (hundida) de 50º al W.

Además el cuerpo Js presenta en el sector Este un área mineralizada de

forma alargada, el eje mayor tiene un rumbo N-S, constituido principalmente

por mineralización masiva y diseminada de esfarelita, reemplazando a las

calizas pucará, pirita rodeando a pequeños cuerpos de pirrotita.

Hay dos sistemas de fracturamiento:

a. N – S, buzamiento 90º

b. E – W, buzamiento 70º - 60º NW

Las cajas Este y Oeste son las calizas Pucará.

Las reservas de mineral de los cuerpos J-337-B y CNA en el Nivel 1600 del

Piso 15 al piso 27 son:

TM % Pb % Zn GrAg

1 754 980 2.9 12.1 73

4. CARACTERISTICAS GEOMECANICAS DE LA ROCA DE CERRO DE PASCO

Los valores de las características geomecánicas de la roca fueron obtenidas

por el Departamento Geomecánico con los siguientes resultados:

Zona mineralizada:

Peso especifico (W) = 3.74 Ton / m3

Resistencia dinámica a la compresión simple ( R) = 90 Mpa

Resistencia a la tracción o tensional dinámica (Rt) = 126.5 Mpa

Angulo de fricción interna (Ø) = 29º

Cohesión ( C) = 180 Kpa

Modulo de elasticidad de Young dinámico (E) = 20 000 Mpa

Relación de Poisson (V) = 0.25

5. PREPARACION DE LOS PILOTOS DE CAMARAS Y PILARES

PERFORACION Y VOLADURA La actividad de minado se realiza en la Zona III, Nivel 1600 cuerpos Jotas y

CNA Piso 15, para secciones o ampliaciones de 7.0 m x 5.0 m con pilares

de 4.0 m x 4.0 m.

La preparación para este método se inicia con perforación y voladura de

frentes pilotos de 3.5 m x 3.0 m utilizando equipos mecanizados, jumbos

electrohidraúlicos de un brazo Boomer 271 Atlas Copco, barra de 12’ y

brocas de botones de 2” (51 mm) Ø para taladros de producción y broca

rimadora o escariadora de 4” Ø para los taladros de alivio.

En la voladura se utiliza el sistema de iniciación no eléctrico empleando

cargas explosivas como dinamita Semexsa 65 de 1 ½” x 12”, accesorios de

voladura, detonadores Fanel de periodo corto ms para el corte y periodo

largo LP para los demás taladros, cordón detonante 3p y dos guías de

seguridad ensamblados (conector y fulminante) de 7 pies para iniciar todo el

sistema.

6. DISEÑO DE LAS AMPLIACIONES DE 7.0 M x 5.0 M EN CAMARAS Y PILARES UTILIZANDO LA TECNICA DEL RE – CORTE Consiste en la voladura de una fila de taladros cercanos, con cargas

desacopladas después de la voladura de los taladros de producción.

Para el diseño de las ampliaciones, en el cálculo del burden y

espaciamiento se utilizó el modelo matemático de Konya y para los cálculos

de carga total de explosivos por taladro, se utilizó el modelo matemático de

Hansen los cuales de detalla a continuación:

A. BURDEN Y ESPACIAMIENTO PARA TALADROS DE PRODUCCION Calculo del Burden:

B = 3.15 D ρe 0.33

( ρr ) (1)

DONDE: B = Burden (pies).

D = Diámetro de la carga explosiva (pulg)

ρe = Densidad del explosivo (gr/cc)

ρr = Densidad de la roca (gr/cc)

Reemplazando valores en (1):

B = 3.15 (38 mm) 1.12 gr/cc 0.33

( 3.8 Tm/m3 )

B = 0.70 m

Cálculo del Espaciamiento Para taladros de una fila de salida secuencial:

S = H + 7 B Cuando H < 4B

8 (2)

Reemplazando valores en (2):

S = 0.80 m

B. BURDEN Y ESPACIAMIENTO PARA TALADROS DE CONTORNO Cálculo del Burden:

B = 3.15 (22 mm) 1.10 gr/cc 0.33

( 3.8 Tm/m3 ) (3)

B = 0.37 m

Ajustando en el campo práctico B = 0.35 m.

Calculo del Espaciamiento Para taladros de una fila de salida instantánea:

S = 2 B Cuando H > 4B -------------------

(4)

Reemplazando valores en (4):

S = 0.74 m

Ajustando en el campo practico S = 0.80 m.

C. CALCULO DE LA DENSIDAD CARGA PARA LOS TALADROS DE

PRODUCCION

Qt = 0.028 H + 1.5 x B2 + 0.4 x Fr H + 1.5 x B3

( B ) ( B ) (5)

DONDE:

Qt = Carga total del explosivo por taladro (Kg)

H = Longitud del taladro (m)

B = Burden (m)

Fr = Factor de roca (0.3 kg/m3)

Reemplazando valores en (5):

Qt = 3.10 Kg

Qt = 0.875 Kg/m

D. CALCULO DE LA DENSIDAD CARGA PARA LOS TALADROS DE

CONTORNO Cálculo de la densidad de carga:

L.D. = BH x Ø 2

12.14 (6)

DONDE: LD = Densidad de carga (gr/m)

BH Ø = Diámetro del taladro (mm)

Cálculo de la carga de fondo:

B.CH = 1.6 x LD -------------------------- (7)

DONDE: B. CH. = Carga de fondo (gr.)

L.D. = Densidad de la carga (gr/m)

Reemplazando valores en (6) y (7):

L.D. = 0.59 Kg

L.D. = 0.16 Kg/m

7. APLICACIÓN Y COSTOS DE LA VOLADURA CONTROLADA EN CAMARAS Y PILARES DATOS DEL CAMPO

LABOR MINERA : 16600 W Nivel 1600

SECCION AMPLIACION : 7.00 m x 5.0 m

DIAMETRO TALADRO : 2” Ø

PROF. PERFORACION : 3.60 m con barra de 14’

I. CARACTERISTICAS DEL EXPLOSIVO DINAMITA SEMEXA 65 1 ½” x 12”

DENSIDAD = 1.12 gr/cc

DINAMITA SEMEXA 60 7/8” x 7”

DENSIDAD = 1.10 gr/cc

II. APLICACIÓN Y COSTOS DE PERFORACION Y VOLADURA III.I APLICACIÓN Y COSTO DE PERFORACION

A. DATOS DEL EQUIPO

Diámetro de broca : 2”Ø

Energía Eléctrica : 440 voltios

Vida del Jumbo : 13 500 horas

Vida de la broca : 1311 m

Vida de la barra : 6551 m

B. COSTOS DE ADQUISICION

Costo del Jumbo : $ 320 000

Costo de broca : $ 85.00

Costo de barra : $ 199.47

C. COSTO FIJO DE PROPIEDAD Y OPERACION

DESCRIPCION U.S. $ / HORA Mano de obra (operador y ayudante) 5.27

Costo de combustible 2.23

Costo de lubricación 0.56

Costo de mantenimiento 14.25

Costo de energía eléctrica (Kw – Hr) 0.15

Costo amortización: $ 320 000/13 500 Hr 23.70

TOTAL COSTOS FIJOS 46.16

COSTOS VARIABLES

DESCRIPCION U.S. $ / m Costo broca $ 85.00 / 1311 m 0.06

Costo barra $ 199.42 / 6551 m 0.03

TOTAL COSTOS FIJOS 0.09

RANGO DE PENETRACION

1.48 m/min x 60 min/Hr x 0.75 = 66.6 m/hr

COSTO DE BROCA Y BARRA

0.09 $/m x 66.6 m/hr = 5.99 $/hr

COSTO TOTAL U.S.$ / Hr

46.16 $/hr + 5.99 $/hr = 52.15 $/hr

D. COSTO TOTAL TM DE PERFORACION

- m3 perforados/hr = 0.43 m3/m x 66.6 m/hr = 28.64 m3/hr

- Costo $/m3 perforados.

52.15 $/hr x 28.64 m3/hr = 1.82 $/m3

- Costo $/Tm:

1.82 $/Tm x 3.74 Tm/m3 = 0.49 $/Tm

III.II APLICACIÓN Y COSTO DE VOLADURA A. CANTIDAD DE EXPLOSIVOS CARGADOS POR TALADRO

- Taladros de producción: explosivo SEMEXA 65 (1 ½” x 12”)

280 cart/32 tal = 8.75 cartKg/tal

8.75 cart/tal x 0.36 Kg/cart = 3.15 Kg/tal

Por lo tanto:

3.15 Kg/3.60 m = 0.875 Kg/m

- Taladros de contorno: explosivo SEMEXA 60 (7/8” x 7”)

156 cart/21 tal = 0.59 Kg/tal

Por lo tanto:

0.59 Kg/3.60 m = 0.16 Kg/m

B. COSTOS DE EXPLOSIVOS Y ACCESORIOS DE VOLADURA

- Semexa 65 (1 ½” x 12”): 280 cart x 0.53 $/cart = 148.40 $

- Semexa 60 (7/8” x 7”): 280 cart x 0.105 $/cart = 16.38 $

- Fanel: 53 unid x 1.14 $/fan = 60.42 $

- Cordón detonante 3P: 11.28 m x 0.15 $/m = 19.20 $

- Guía de seguridad: 4.3 m x 0.09 $/m = 0.39 $

- Fulminante Nº 6: 2 unid x 8.97 $/100 unid = 0.18 $

- Conectores: 2 unid x 0.15 $/unid = 0.30 $

- Igniter cord: 0.34 $/m x 1 m = 0.21 $

- Listones de madera: 21 unid x 0.50 $/unid = 13.44 $

- Cinta adhesiva: 2 unid x 1.07 $/unid = 2.14 $

TOTAL 261.06

Costo explosivo y accesorios por TM=211.06 $/332 Tm = 0.78 $/TM

C. COSTO DE MANO DE OBRA

- Operador de carguío : 2.87 $/hr x 4 hr = 11.48

- Ayudante carguío : 2.40 $/hr x 4 hr = 9.60

TOTAL. 21.08 $

CALCULO DE MANO DE OBRA POR TM VOLADA

$ 21.08 / 332 tm = 0.063 $/TM

D. COSTO TOTAL DE VOLADURA

0.78 $/TM + 0.063 $/TM = 0.84 $/TM Disparada

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 1. Utilizando el método de explotación de cámaras y pilares inicialmente

con perforaciones pilotos de 3.5. m x 3.0 m, para luego ser ampliado a

secciones de 7.0 m x 5.0 m, se logró controlar bien los pilares y el techo

de las labores disparadas con alto porcentaje de factor de cañas

visibles, lo cuál representa trabajos seguros con muy pocas

posibilidades de accidentes por caída de rocas.

2. Por los logros alcanzados en lo que respecta a avance, fragmentación,

seguridad y bajos costos; recomendamos seguir con este sistema de

explotación, realizando buen control en las actividades de perforación y

voladura, para mantener o mejorar los logros alcanzados.

3. Las evaluaciones de las voladuras en las ampliaciones se inició

aplicando estas teorías y llegando a obtener rendimientos aceptables y

bajando los costos promedios de 0.95 $/Tm a 0.84 $/Tm con un

beneficio de 0.11 $/Tm y 12 % menos respecto a lo propuesto.

4. El control y la supervisión es fundamental para mantener un perfecto

alineamiento de los taladros y que estás sean iniciadas

instantáneamente.

5. Con la voladura controlada se logró ampliar el tiempo de auto soporte

del techo y pilares de las cámaras, incrementando el espaciamiento de

los pernos (split set); por lo tanto bajando el costo de sostenimiento.

9. REFERENCIAS 1. Dr. C. Agreda “ Curso de Modelización Matemático de la Voladura de

Rocas” 1993

2. Carlos López J. “Manual de Perforación y Voladura de rocas” 1994

3. Larson “Modelo Matemático para determinar la abertura de la malla

cuadrática” 1973

4. W. Chávez “Parámetros de voladura mina Sub-suelo Nivel 1600” Cerro

de Pasco – Volcan 2000

5. W. Chávez “Proyecto: Mejora de la Fragmentación y de la Productividad

en el proceso de Perforación y Voladura” U.E.A. Cerro de Pasco –

Volcan 2000

6. Dinis Da Gama “Modelo Matemático de Dinis Da Gama”

7. Calvin Konya “Voladura de rocas” 1988

Taladros de producción cargados: 32

Taladros de contorno cargados: 21

Taladros de contorno vacios: 20

15 tal. x 9 cart. = 135 cart.Total = 280 cart. (1 1/2" X 12")21 tal. X 7.4 cart. = 156 cart (7/8" X 7")

113.3 Kg332 TM

F.C. = = 0.34 kg/TM

15 tal. x 9 cart. = 135 cart.

DISEÑO DE LA MALLA DE PERFORACION Y VOLADURAPARA AMPLIACIONES DE 7m X 5m

LEYENDA: CARGUIO DE TALADROS:

Long itud de ta lad ro 3 .60 mE xp los ivo S E M E X S A 60 (7 /8 " X 7 ")

L is tones de m adera de 3 .60 m .

D iám etro de ta lad ro 2 "

C ordón D e tonan te 3P

C O R D O N D E T O N A N T E 3P

C A R G U IO D E LO S T A LA D R O S D E C O N TO R N O

GRAFICO Nª 3 SECUENCIA DE LA PREPARACION PARA EL MINADO DE CAMARAS Y

PILARES

I.-

II.-

III.-