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Informe de Prácticas en Perforación y Voladura 2011
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INFORME DE PRÁCTICAS EN PERFORACIÓN Y VOLADURA
ELABORADO POR:
Raúl Martín Espinoza Dios
Practicante del Área de Operaciones Mina de Minera La Zanja
Egresado de Ingeniería de Minas de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos
REVISADO POR:
Ing. Dino Yancachajlla Tito
Jefe de Perforación y Voladura de Minera La Zanja
ÁREA:
Operaciones Mina
FECHA:
Del 03 de Enero al 03 de Febrero de 2011
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ÍNDICE
INTRODUCCIÓN 3
PERFORACIÓN 4
Principios de Perforación Rotopercutiva 5
Parámetros de Perforación en Minera La Zanja 7
Análisis de Estándares Operativos con la Perforadora SKF – 11 8
Costos Operativos en Operación 17
VOLADURA 19
Parámetros de Voladura en Minera La Zanja 20
Análisis de Fragmentación 23
Costos Operativos en Voladura 26
Uso de Cámaras de Aire y Retenedores de Energía 28
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 30
BIBLIOGRAFÍA 31
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INTRODUCCIÓN
La mina La Zanja está ubicada en el departamento de Cajamarca, provincia de Santa Cruz
de Succhabamba, distrito de Pulán; a una altitud promedio de 3500 msnm. Realiza sus
operaciones a través de explotación superficial en dos tajos abiertos, San Pedro Sur, que
entró en producción en Setiembre de 2010 y Pampa Verde, que entrará en producción a
finales del 2011 aproximadamente. El proceso de recuperación metalúrgica se realiza porlixiviación en pads con cianuro y la solución rica es procesada en una planta de adsorción,
desorción y regeneración (ADR) de carbón activado, finalmente el precipitado electrolítico
es fundido para la obtención de barras doré (oro y plata).
El propósito del presente informe es mostrar los detalles de la operación de Perforación y
Voladura que se lleva a cabo en Minera La Zanja, explicar la importancia de esta operación
y dar a conocer la forma en que interactúa con las diferentes etapas del proceso de
obtención de oro, así como identificar oportunidades de mejora que contribuyan aoptimizar el minado.
Para ello se ha realizado mediciones de tiempos y de otros parámetros de los equipos de
perforación, con el objetivo de calcular su rendimiento y poder determinar estándares
operativos. Y también análisis de fragmentación por fotografía que nos permitan analizar
los resultados de la voladura.
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PERFORACIÓN
La perforación en Minera La Zanja se realiza con dos equipos, una perforadora SKF – 11 de la
marca Bucyrus, con la que se realiza la perforación de los taladros de producción y una
perforadora PANTERA 1500 de la marca Tamrock para perforaciones en las crestas y en los
taladros de recorte en las paredes del límite final del tajo.
Ambas perforadoras realizan el trabajo por perforación rotopercutiva con brocas de botones, la
SKF – 11 usa el sistema de Martillo en Fondo o DTH (Down The Hole) mientras que la PANTERA
1500 usa el sistema Martillo en Cabeza o TH (Top Hammer).
Perforadora SKF – 11
BUCYRUS
Perforadora PANTERA 1500 T
TAMROCK
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PRINCIPIOS DE PERFORACIÓN ROTOPERCUTIVA
Existen 4 funciones principales en la perforación rotopercutiva:
Percusión: Permite la penetración de la broca de perforación en la roca. La potencia de
percusión transmitida por la sarta de perforación es una combinación de fuerza yfrecuencia de impacto. Esta potencia se controla directamente mediante el nivel de la
presión de percusión.
Uno de los aspectos básicos de la perforación es la capacidad de
transferencia de energía del equipo. Existe un máximo de energía cinética
que se puede transferir con un equipo de perforación de un cierto tamaño.
Cuando se supera la capacidad de transferencia de energía del equipo,
aumentarán rápidamente los daños en el mismo.
La potencia de percusión utilizada depende del terreno que se está
perforando. Si la roca es blanda, se debe utilizar presión más baja; si es
dura, puede utilizar una presión mayor. El valor de la presión de percusión
suele ser un equilibrio de la tasa de penetración y durabilidad del equipo.
En los martillos en fondo la energía del pistón se transmite directamente
sobre la broca, por lo que el rendimiento es mayor. En estos sistemas de
perforación la potencia de percusión es el parámetro que más influye en la
velocidad de penetración.
Avance: El objetivo del avance es mantener a la broca de perforación en contacto con la
roca. Cuando se aumente la presión de percusión, también se debe aumentar la presión
del avance.
La fuerza de avance correcta depende de la presión de percusión, del tipo de
roca, de la profundidad del barreno, así como del tamaño y del tipo de equipo
de perforación. La roca fracturada se debe perforar utilizando una presión de
percusión y una presión de avance bajas.
Una mayor fuerza de avance no implica un aumento de la tasa de penetración,
sino que sólo aumentará el desgaste de la broca; se producirán desviacionesde la barra y se generarán presiones de rotación superiores a las normales.
Una fuerza de avance demasiado baja da lugar a que la broca no esté en firme
contacto con la roca que se está perforando. Si se permite que esto ocurra, la
energía de percusión hará que la broca rebote, en lugar de que penetre en la
roca, provocando daños en la sarta de perforación.
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Rotación: La función principal de la rotación en la perforación rotopercutiva es hacer
girar la boca a una nueva posición después de cada impacto del pistón.
La velocidad óptima de rotación depende de la geometría de la broca, su
tamaño y la perforabilidad de la roca (dureza, abrasión, etc.), así como de
las restante funciones principales de la perforación.
Una velocidad de rotación demasiado baja producirá pérdidas de energía
debido a que se recortan los fragmentos de roca y a las bajas tasas de
penetración. Los recortes salen del taladro como material molido y no
como fragmentos.
Una velocidad de rotación demasiado alta da lugar a un excesivo desgaste
de la broca debido a que la roca se rompe por rotación más que por
percusión. Asimismo, una velocidad de rotación superior a la requerida
produce que los manguitos de acoplamiento queden demasiado apretados
provocando, de este modo, problemas de desacoplamiento.
Barrido: El objeto del barrido es eliminar los recortes de roca del barreno durante la
perforación.
El aire de barrido se dirige a la parte inferior de barreno a través de la sarta
de perforación y de los orificios de la broca de perforación.
Los recortes de la roca se mezclan con el agua de barrido y salen por
soplado a través del espacio anular que existe entre la sarta de perforacióny la pared del barreno.
Un barrido incorrecto dará lugar a una baja tasa de penetración (mayor
recorte), menor duración más desgaste de la broca y una mayor
posibilidad de que se atasquen las barras.
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PARÁMETROS DE PERFORACIÓN EN MINERA LA ZANJA
Longitud de Perforación: La longitud de perforación en Minera La Zanja está supeditada a la
altura de los bancos en el tajo, la cual es de 6 metros. Se considera además una sobre-perforación
que varía entre 0.4 y 0.8 metros dependiendo del tipo de roca, por lo que la longitud de
perforación promedio es de 6.6 metros.
Diámetro de Perforación: El diámetro de perforación es uno de los parámetros más
importantes de esta operación y depende de muchos factores, de la longitud del taladro, del tipo
de roca, del tipo de perforadora, de tipo de broca, etc. Los diámetros usados en minería superficial
varían desde las 2” (50 mm) hasta las 13 ¾” (349 mm). En Minera La Zanja se trabaja con un
diámetro de 6 ¾” (170 mm) para taladros de producción que son perforados con la SKF – 11 y con
5” (127 mm) para taladros de recorte hechos por la PANTERA 1500.
Para las barras, el diámetro en el caso de la SKF – 11 es de 5” mientras que en la PANTERA es de 4
½”.
Velocidad de Rotación: La velocidad de rotación dependiendo del tipo de roca puede variar
según el siguiente cuadro:
TIPO DE ROCAVELOCIDAD DE ROTACIÓN
(rpm)Muy Blanda 40 - 60
Blanda 30 - 50Media 20 - 40Dura 10 - 30
Según las mediciones de campo y de acuerdo al tipo de roca (media – dura) que se encuentra en
Minera La Zanja, la velocidad de rotación fluctúa entre 30 – 35 rpm.
Pull Down: El pull down varía de acuerdo al tipo de roca presente entre 500 a 700 PSI.
Malla de Perforación: La malla de perforación es la forma en que se distribuyen los taladros en
un proyecto de voladura y puede ser cuadrara, triangular equilátera, rectangular, etc. En Minera
La Zanja, aunque no se cuenta aún con una zonificación geomecánica que permita establecer
clasificaciones, durezas y resistencia a la compresión de las rocas, se cuenta con una zonificación
básica según tipo de dureza producto de las alteraciones, elaborada por el departamento de
Geología. La malla que se usa es triangular equilátera con un espaciamiento (E) de 5.6 metros y
burden (B) de 4.87 para rocas de dureza 1 y 2 (alteración argílica y argílica avanzada), y con
espaciamiento de 5.4 metros y burden de 4.7 para rocas de dureza 3 (alteración de silicificación).Para el caso de los taladros de recorte se estuvo trabajando con un espaciamiento de 4.5 metros,
pero se registraron zonas en los taludes finales donde el ángulo era de casi 75°, cuando el diseño
indica que deben ser de 65°, por lo que se planea y se recomienda disminuir el espaciamiento a
3.5 o a 3 metros de ser necesario. El número de taladros por proyectos es variable pero en
promedio se hacen 200 taladros por proyecto de voladura.
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Malla Triangular Equilátera usada en la operación
ANÁLISIS DE ESTÁNDARES OPERATIVOS DE LA PERFORADORA SKF – 11
Descripción del Proceso de Operación de la Perforadora SKF – 11Los trabajos de perforación con la Perforadora SKF – 11 se inician con el trazado de la malla de
perforación a cargo del personal de topografía. Luego la perforadora es llevada, después de un
tiempo de calentamiento (8 a 10 minutos), hacia la zona del proyecto de perforación como todo
equipo pesado, siempre ploteado (escoltado) por un vehículo liviano.
El personal que interviene en la perforación son 2, un operador de la perforadora y un ayudante
de perforista. El operador controla toda la máquina desde la cabina y el ayudante dirige al
operador al momento de posicionarse en el punto a perforar, además de realizar la verificación y
el metraje de los taladros perforados.
Luego de posicionarse, se procede a estabilizar la perforadora con unas gatas hidráulicas
incorporadas al equipo y para esto el operador cuenta con la ayuda de un ojo de pollo dentro de la
cabina. Para el inicio de la perforación, se utiliza agua en los primeros 50 cm. con el objetivo de
emboquillar el taladro y evitar que se derrumbe.
Interior de la Cabina de Operación
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Después de acabar la perforación, el ayudante realiza la verificación y si la wincha con la plomada
no llega hasta el fin del taladro, se procede a una reperforación. Al finalizar se sueltan las gatas
hidráulicas y se dirige hacia el siguiente taladro para continuar con la operación.
Perforadora SKF – 11 en operación
Parámetros de Operación de la Perforadora SKF – 11
La SKF – 11 tiene un motor de 650 HP de potencia, con 12 cilindros C27, un consumo de
combustible promedio de 250 galones de Diesel 2 y 250 galones de agua al día, teniendo en
cuenta que el tiempo promedio de trabajo por día es de 20 horas y una presión de aire para
operación de 280 PSI. Para el desplazamiento de la perforadora, las velocidades varían entre 3 y 5
Km/hr.
La longitud de las barras de perforación es de 9 metros (30 ft), pero el equipo cuenta con una
tambora que permite almacenar hasta 4 barras más, por lo que puede llegar a perforar hasta 45
metros. Para el caso de Minera La Zanja no se estuvo necesitando usar la tambora ya que con una
sola barra era suficiente, pero debido a que el modelo de bloques para recursos de la mina es
deficiente, se va a iniciar la perforación a 3 bancos (18 metros) con el objetivo de hacer el
muestreo de los blast holes que permita mejorar el planeamiento a corto plazo.
El diámetro máximo que se puede perforar es de 7 7/8”, pero como se mencionó anteriormente se
perf ora con brocas de botones de 6 ¾” de diámetro.
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Brocas de Botones usados en Minera La Zanja
Estudio de Tiempos, Rendimientos y Perforación Específica con la Perforadora SKF – 11
Para el estudio de tiempos, rendimientos y perforación específica de este equipo se han tomado
datos en campo de tiempos en perforación tanto para taladros de producción en zonas centrales
de los proyectos de perforación, como para taladros de producción en la cresta, que son los que
demandan más tiempo debido en primer lugar a la dificultad para posicionar el equipo y también
en la dificultad para perforar continuamente por la mayor presencia de fracturas.
A continuación se mostrará uno tabla con los datos de campo. El ciclo de operación identificado
consistió básicamente en lo siguiente:
TTP: Tiempo de Transporte y Posicionamiento
TP: Tiempo de Perforación TR: Tiempo de Reperforación (en caso hubiese)
TM: Tiempos Muertos (mantenimiento, chequeo, etc. en caso hubiese)
La suma de esos cuatro tiempos nos dará el tiempo total de perforación por taladro:
TT = TTP + TP + TR + TM
Con los datos de tiempos de perforación (neto) y tiempos totales de perforación, obtendremos en
la misma tabla algunos parámetros de rendimiento como velocidad de penetración y velocidad de
perforación:
Velocidad de Penetración = Longitud de Taladro (m)
T Tiempo de Perforación (TP) (Hr)
Velocidad de Perforación = Longitud de Taladro (m)
T Tiempo Toral (TT) (Hr)
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TALADROS CENTRALES
TaladroTiempo
(Hr)Tiempo(Min)
Tipo deTrabajo
Tiempo dePerforación
(Hr)
Tiempo dePerforación
(Min)
Longitudde
taladro
Velocidad dePenetración
(m/hr)
Velocidadde
Perforación(m/hr)
0.142 8.50Calentamiento
del equipo
1
0.058 3.50 TTP
0.303 18.17 6.4 50.42 21.140.127 7.62 TP
0.042 2.50 TR
0.076 4.55 TM
2
0.036 2.15 TTP
0.315 18.92 6.5 54.17 20.620.120 7.20 TP
0.159 9.57 TR
0.000 0.00 TM
3
0.019 1.17 TTP
0.142 8.52 6.5 53.06 45.790.123 7.35 TP
0.000 0.00 TR
0.000 0.00 TM
4
0.023 1.40 TTP
0.261 15.65 6.5 40.34 24.920.161 9.67 TP
0.076 4.58 TR
0.000 0.00 TM
5
0.015 0.92 TTP
0.154 9.25 6.5 46.80 42.160.139 8.33 TP
0.000 0.00 TR
0.000 0.00 TM
6
0.028 1.67 TTP
0.167 10.00 6.8 48.96 40.800.139 8.33 TP
0.000 0.00 TR
0.000 0.00 TM
7
0.033 2.00 TTP
0.149 8.92 6.7 58.12 45.080.115 6.92 TP
0.000 0.00 TR
0.000 0.00 TM
8
0.033 1.95 TTP
0.147 8.85 6.8 59.13 46.100.115 6.90 TP
0.000 0.00 TR
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0.000 0.00 TM
9
0.026 1.57 TTP
0.112 6.73 6.5 75.48 57.920.086 5.17 TP
0.000 0.00 TR
0.000 0.00 TM
10
0.031 1.85 TTP
0.129 7.75 6.6 67.12 51.100.098 5.90 TP
0.000 0.00 TR
0.000 0.00 TM
11
0.028 1.67 TTP
0.142 8.53 6.6 57.67 46.410.114 6.87 TP
0.000 0.00 TR
0.000 0.00 TM
12
0.026 1.53 TTP
0.146 8.75 6.6 54.87 45.260.120 7.22 TP
0.000 0.00 TR
0.000 0.00 TM
13
0.027 1.60 TTP
0.167 10.02 6.3 50.74 37.740.124 7.45 TP
0.016 0.97 TR
0.000 0.00 TM
14
0.034 2.07 TTP
0.158 9.48 6.6 53.39 41.760.124 7.42 TP0.000 0.00 TR
0.000 0.00 TM
15
0.072 4.30 TTP
0.194 11.63 6.5 53.18 33.520.122 7.33 TP
0.000 0.00 TR
0.000 0.00 TM
16
0.032 1.92 TTP
0.178 10.67 6.6 45.26 37.120.146 8.75 TP
0.000 0.00 TR0.000 0.00 TM
0.056 3.37Aseguramiento ybajada de torre
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Promediando los datos, obtenemos los tiempos promedios en perforación de taladros centrales:
TTP centrales = 1.95 min
TP centrales = 7.40 min
TR centrales = 1.1 min
TM centrales = 0.28 min
TT (prom) = 1.95 + 7.4 + 1.1 + 0.28
TT centrales (prom) = 10.74 min
También podemos calcular las velocidades promedio de penetración y perforación:
Velocidad de Penetración – centrales (prom) = 54.29 m/hr
Velocidad de Perforación – centrales (prom) = 39.84 m/hr
A continuación ahora se mostrará la tabla con los datos para taladros hechos en la cresta:
TALADROS EN LA CRESTA
TaladroTiempo
(Hr)Tiempo(Min)
Tipo deTrabajo
Tiempo dePerforación
(Hr)
Tiempo dePerforación
(Min)
Longitudde
taladro
Velocidad dePenetración
(m/hr)
Velocidad dePerforación
(m/hr)
1
0.110 6.58 TTP
0.756 45.333 6.5 27.86 8.60
0.233 14.00 TP
0.342 20.50 TR
0.071 4.25 TM
2
0.049 2.92 TTP
0.260 15.583 6.5 33.43 25.030.194 11.67 TP
0.017 1.00 TR
0.000 0.00 TM
3
0.058 3.50 TTP
0.247 14.833 6.4 33.88 25.890.189 11.33 TP
0.000 0.00 TR
0.000 0.00 TM
4
0.021 1.28 TTP
0.167 10.000 6.6 45.43 39.600.145 8.72 TP
0.000 0.00 TR
0.000 0.00 TM
50.066 3.98 TTP
0.290 17.417 6.5 29.03 22.390.224 13.43 TP
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14
0.000 0.00 TR
0.000 0.00 TM
6
0.044 2.67 TTP
0.435 26.083 6.5 20.35 14.950.319 19.17 TP
0.071 4.25 TR
0.000 0.00 TM
7
0.036 2.18 TTP
0.243 14.583 6.4 33.54 26.330.191 11.45 TP
0.016 0.95 TR
0.000 0.00 TM
8
0.028 1.67 TTP
0.170 10.200 6.5 45.70 38.240.142 8.53 TP
0.000 0.00 TR
0.000 0.00 TM
9
0.156 9.35 TTP
0.489 29.317 6.6 30.62 13.510.216 12.93 TP
0.000 0.00 TR
0.117 7.03 TM
10
0.094 5.63 TTP
0.235 14.083 6.5 46.15 27.690.141 8.45 TP
0.000 0.00 TR
0.000 0.00 TM
Promediando los datos, obtenemos los tiempos promedios en perforación de taladros en la cresta:
TTP cresta = 3.98 min
TP cresta = 11.97 min
TR cresta = 2.67 min
TM cresta = 1.13 min
TT (prom) = 3.98 + 11.97 + 2.7 + 1.13
TT cresta (prom) = 19.74 min
También podemos calcular las velocidades promedio de penetración y perforación:
Velocidad de Penetración – cresta (prom) = 34.6 m/hr
Velocidad de Perforación – cresta (prom) = 24.22 m/hr
Como se puede apreciar, hay una marcada diferencia entre tiempos y parámetros de taladros
centrales y taladros de cresta. Por lo que, para tener un dato que nos permita hacer cálculos
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15
generales considerando ambos tipos de taladros (cresta y centrales), se ha hecho un promedio
ponderado, considerando un peso de 85% para taladros centrales y 15% para taladros de cresta:
TT = TT centrales x 0.85 + TT cresta x 0.15
TT = 10.74 x 0.85 + 19.74 x 0.15
TT = 12.09 min/tal
V Pen = V pen centrales x 0.85 + V pen cresta x 0.15
V Pen = 54.29 x 0.85 + 34.6 x 0.15
V Penetración = 51.34 m/hr
V Perf = V perf centrales x 0.85 + V perf cresta x 0.15
V Perf = 39.84 x 0.85 + 24.22 x 0.15
V Perforación = 37.5 m/hr
0
5
10
15
20
25
TTP TP TR TM TT
taladros centrales
taladros de cresta
Promedio
0.0010.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
VelPenetración
VelPerforación
taladros centrales
taladros de cresta
Promedio
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Como se mencionó anteriormente, el número promedio de taladros por proyecto es de 200
taladros, y considerando también que la longitud de los taladros es de 6.6 metros, podemos
calcular el tiempo que demandaría la perforación para un proyecto:
Tiempo de perforación por proyecto = N° de taladros x Longitud de taladro
Velocidad de Perforación
Tiempo de perforación por proyecto = 200 tal x 6.6 m/tal
37.5 m/hr
Tiempo de perforación por proyecto = 35.2 horas
Considerando que las guardias son de 12 horas, pero restándoles el tiempo de refrigerio y
demoras por cambio de guardia, se reduce a 10 hr/gdia, por lo que tendríamos:
Tiempo de perforación por proyecto = 35.2 horas/10 hr/gdia
Tiempo de perforación por proyecto = 3.5 guardias
Para calcular la perforación específica, se calculará primero el tonelaje por taladro:
Tonelaje por taladro = B x E x H x ρ
B: Burden
E: Espaciamiento
H: Altura de Banco
ρ: Densidad del Material
Tonelaje por taladro = 5.6 m x 4.87 m x 6 m x 2.374 ton/m3
Tonelaje por taladro = 388.5 ton/tal
→ Perf Esp = Longitud de Taladro
Tonelaje/tal
Perf Esp = 6.6 m
388.5 ton
Perforación Específica = 0.017 m/ton
Considerando que el movimiento diario promedio de material entre mineral y desmonte es de
35,000 toneladas, con stripping ratio de 0.64. Se tiene que para un mes, los metros perforados
son:
Metros perforados = 0.017 m/ton x 35 000 ton/día x 30 días/mes
Metros perforados = 17 850 m/mes
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COSTOS OPERATIVOS EN PERFORACIÓN
Se puede calcular el costo horario del equipo de perforación, teniendo en cuenta los siguientes
ítems:
Costo financiero o de capital Costo de amortización o depreciación
Costo de intereses, seguros e impuestos
Costo de mantenimiento y reparaciones
Costo de mano de obra
Costo de combustible y energía
Costo de aceites, grasas y filtros
Distribución de Costos de Perforación
Distribución de costos en accesorios de perforación
Para el caso de Minera La Zanja, la operación de minado la realiza una empresa contratista, y el
costo horario del equipo de perforación, según dato es de 140 US$/hr
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TDC
Para calcular el Costo Total de Perforación o TDC (Total Drill Cost), se hace mediante la siguiente
fórmula:
TDC = Costo de Broca + Costo Horario de Equipo de PerforaciónVida Útil de Broca Velocidad de Perforación
Costo de Broca Nueva: US$ 1100
Costo de Afilado: US$ 200
Vida Útil Inicial: 800 metros
Vida Útil Afilada: 600 metros
Cada broca en La Zanja es afilada dos veces después de haber cumplido su vida inicial:
TDC = 1100 + 2x200 US$ + 140 US$/hr
800 + 2x600 m 37.5 m/hr
→ TDC = 4.48 US$/metro
Con este dato del Costo Total de Perforación y la Perforación Específica, se puede calcular el Costo
Unitario de Perforación por Tonelada
Costo Unitario de Perforación = TDC x Perforación Específica
Costo Unitario de Perforación = 4.48 US$/m x 0.017 m/ton
Costo Unitario de Perforación = 0.08 US$/ton
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VOLADURA
La voladura en Minera La Zanja es una de las operaciones más críticas debido a la presencia de
bosques en la parte baja del Tajo San Pedro Sur y es además una de las más importantes dentro
del proceso de recuperación del oro, ya que la lixiviación en pads se realiza con el material tal y
como sale de la voladura, sin chancado previo. Por lo que el objetivo de esta operación es lograr
una adecuada fragmentación, que permita maximizar la recuperación del oro, minimizando el
impacto a los bosques y a las comunidades cercanas.
Presencia de Bosques en la parte baja del Tajo San Pedro Sur
Mientras más fragmentado sea el mineral que se lleve al pad, aumentará la eficiencia del proceso
de lixiviación; por lo que es importante tener en cuenta en este caso, que el costo mínimo en
voladura no necesariamente va a significar mejoras en el proceso total de obtención de oro. El
control de la fragmentación se hace a través de análisis por fotografías, con lo cual se puede
calcular el P80, que dede fluctuar entre las 4 – 7 pulgadas.
Lixiviación del mineral en pads con cianuro, por el método de goteo.
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PARÁMETROS DE VOLADURA EN MINERA LA ZANJA
Tipo de Explosivo
El explosivo usado en Minera La Zanja es Anfo Pesado o Heavy Anfo (Anfo + Emulsión Matriz), el
Anfo está compuesto por Nitrato de Amonio y Petróleo en una relación 94 a 6 % respectivamente.Existen diversos tipos de nitrato en el mercado, entre ellos tenemos: Prillex, Orange Label,
Cachimayo, Yara, Beresnike, Acron, etc. el que se usa en La Zanja es el nitrato Prillex, el cual es
proveído, junto con la emulsión matriz, por EXSA.
Tabla de características de los Heavy Anfo
El carguío de explosivo en los taladros se hace con un camión fábrica, el cual es abastecido con
nitrato de amonio en forma de prills, emulsión matriz y petróleo, dentro del camión se realiza la
mezcla de explosivo según el requerimiento. La mezcla más usada en La Zanja varía de 37 a 46
(Emulsión/Anfo).
Camión fábrica Quadra usado en La Zanja
EMULSIÓN
/ANFO
Densidad
(g/cm3)
Volumen
normal de gas
(l/kg)
Presión de
Explosión
(Kbar)
Presión de
Detonación
(Kbar)
Calor de
Explosión
(KJ/kg)
Velocidad de
Detonación
VOD (m/s)
Potencia Relativa
por Volumen RBS
(Anfo = 100)
Potencia R elativa
por Volumen RWS
(Anfo = 100)
Resistencia al
Agua
100/0 1.24 1011.8 36 105 2641 5800 112.7 73.2 Excelente
90/10 1.25 1010.2 38 100 2753 5700 117.3 76 Excelente
80/20 1.26 1008.8 40 95 2870 5600 122.5 78.7 Excelente
75/25 1.265 1008 41 94 2929 5500 125.2 80.2 Excelente
70/30 1.27 1006.8 42 93 2989 5400 127.9 81.6 Excelente
60/40 1.28 1003.5 44 92 3108 5400 133.6 84.6 Excelente
50/50 1.3 998.5 47 90 3244 5300 140.7 87.7 Buena
40/60 1.25 993.4 45 85 3368 5300 140.2 90.5 Deficiente
30/70 1.21 983.5 43 80 3507 5200 139.7 93.8 Deficiente
25/75 1.17 997 40 74 3584 5100 137.8 95.4 Mala
20/80 1.1 971 36 65 3656 4900 131.5 96.9 Muy mala
10/90 1 961.6 30 60 3729 4700 121.8 98.6 Muy mala
0/100 0.81 959 18 40 3815 4500 100 100 Nula
CARACTERÍSTICAS DE LOS HEAVY ANFO
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Accesorios de Voladura
La iniciación de la carga explosiva se realiza con Booster de 1 libra. El sistema de iniciación es el
Nonel (no eléctrico), anteriormente se usaba cordón detonante 5P, pero debido al ruido que
generaba se decidió cambiar y usar el sistema silecioso Nonel Dual Antiestático. Adicional a esto se
usan conectores unidireccionales de superficie y mecha de seguridad.
Nonel Dual Antiestático Booster ENAEX de 1 libra
Diseños de Voladura
La distribución de la carga explosiva en los taladros varía si estos son de producción o de recorte,
para los de producción la longitud del taco es de 2.5 en promedio y para los de recorte el taco es
de 3.5 en promedio. El material usado para el taco es material detrítico y el llenado se hace
manualmente.
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Secuencias de Salida y Direccionamiento de Voladura
El direccionamiento de una voladura va a depender de la secuencia de salida junto con el punto
donde se inicia dicha voladura. Para disparar bancos en Minera La Zanja, se hace en dos etapas, en
primera instancia se hace un disparo sin cara libre hacia el interior del banco, de tal manera que
para el siguiente disparo se direcciona hacia el medio del banco con la nueva cara libre generada,para no impactar los bosques.
Direccionamiento hacia dentro del tajo
Los tiempos de retardo usados en taladros de la misma fila son de 17 ms, y para retardos de
superficie se usan tiempos de 42, 65 y 109 ms.
Tiempos de retardo que determinan la secuencia de salida
Para tener un mejor control en las secuencias de salida y direccionamiento de las voladuras que
permita minimizar el impacto a los bosques, se tiene pensado implementar el sistema de iniciación
electrónica, lo cual ayudaría también a minimizar las vibraciones y mejorar la fragmentación
obtenida.
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ANÁLISIS DE FRAGMENTACIÓN CON SPLIT DESKTOP
Para el análisis de fragmentación por fotografía se cuenta con el programa Split Desktop Versión
3.0, el cual toma como referencia esferas cuya medida ya es conocida (10 pulgadas) y en función a
esas medidas determina el P80 de la muestra. A continuación analizarán 3 fotografías de un
proyecto disparado:
Proyecto Norte 3438 – 005
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Después de digitalizar las imágenes y colocarle las escalas, se procede al cálculo del P80 por cada
fotografía, luego se hace un compósito con lo cual se puede calcular el P80 de las 3 imágenes, los
cuadros se muestran a continuación:
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Norte 3438 - 005(Compósito)
3438 - 005 - 1 3438 - 005 - 2 3438 - 005 - 3
Tamaño[pulg] % Pasante % Pasante % Pasante % Pasante
25 100 100 100 100
15 97.95 98.59 95.31 10010 85.63 82.41 74.65 100
8 77.48 73.11 59.59 100
6 67.35 61.22 42.96 98.23
4 54.7 46.18 27.52 90.82
2 37.43 26.33 17.64 68.66
1 24.95 14.99 9.92 50.19
0.75 21.16 11.86 7.81 44.04
0.5 16.83 8.52 5.57 36.6
0.38 14.35 6.74 4.39 32.09
0.25 11.49 4.84 3.13 26.640.19 9.82 3.81 2.45 23.31
0.08 6.22 1.88 1.19 15.67
Distribución según tamaño en pulgadas
Norte 3438 - 005(Compósito)
3438 - 005 - 1 3438 - 005 - 2 3438 - 005 - 3
% Pasante Tamaño[pulg] Tamaño[pulg] Tamaño[pulg] Tamaño[pulg]
F10 0.19 0.61 1.01 0.03
F20 0.68 1.43 2.47 0.13
F30 1.38 2.35 4.37 0.32
F40 2.23 3.36 5.65 0.61
F50 3.38 4.43 6.84 0.99
F60 4.77 5.81 8.05 1.51
F70 6.48 7.42 9.35 2.08
F80 8.58 9.43 10.86 2.77
F90 11.34 11.93 13.17 3.88
Topsize (99,95%) 17.9 15.61 17.98 7.17
Distribución de acuerdo al porcentaje pasante
Como se puede apreciar, el P80 de las muestras es 9.43, 10.86 y 2.77 respectivamente, haciendo
que el P80 de compósito sea de 8.58 pulgadas.
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COSTOS OPERATIVOS EN VOLADURA
Consumo de explosivos y accesorios por disparo:
Como se mencionó anteriormente, la cantidad de taladros promedio que se disparan por proyecto
es de 200. El número de noneles duales y boosters también será de 200 y la cantidad de retardosde superficie va a depender de la geometría de la malla de perforación y de la cantidad de filas
presentes en dicho disparo.
Para calcular el consumo de explosivo, se debe calcular primero la concentración lineal de carga
(kilogramos de explosivo/metro de columna explosiva):
Q = 0.507 x (Фtaladro)2 x ρexplosivo
Q = 0.507 x 6.752
x 1.25
Q = 29 Kg/m
Para calcular el consumo de explosivo por taladro, se multiplica la concentración lineal de carga
por la longitud de la carga explosiva en el taladro:
Cantidad de explosivo por taladro = 29 Kg/m x 4.1 m
Cantidad de explosivo por taladro = 119 Kg
Consumo de Explosivo por disparo = 119 Kg/tal x 200 tal/disp.
→ Consumo de Explosivo por disparo = 23 800 Kg/disp
Factor de Potencia
El factor de potencia es uno de los estándares más importantes en la voladura, con el cual
podemos calcular el consumo de explosivo independientemente del número de taladros, sólo
conociendo el tonelaje requerido a disparar:
Factor de Potencia = Kilogramos de Explosivo
Tonelaje roto de Material
Factor de Potencia = 119 Kg/tal
388.5 Ton/tal
Factor de Potencia = 0.31 Kg/Ton
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Costos Unitarios en Voladura:
En Minera La Zanja, se manejan los siguientes costos de explosivo y accesorios:
Ítem Unidad Precio (US$)
Petróleo Kg 1.043Emulsión matriz Kg 0.57
Nitrato de Amonio Prillex Kg 0.56
Booster HDP de 1 Lb Unidad 3.82
Handidet dual 800-17 ms Unidad 5.48
Conector de Superficie 42, 65, 109 ms Unidad 2.77
Detonador ensamblado de 2.1 m c/conector Unidad 0.57
Para calcular el costo de voladura por tonelada, se va a calcular primero el costo por taladro. Para
ello se tendrá en cuenta que se usa 1 detonador ensamblado (mecha de seguridad) por disparo,
un promedio de 9 conectores de superficie por disparo, y 200 taladros en promedio. Para el caso
de los taladros, en cada uno se usan 119 Kg de explosivo, un booster de 1 Lb y un handidet (nonel)
dual 800 – 17 ms.
El costo del Anfo pesado 46, se calcula en base a los precios de los componentes (emulsión matriz,
petróleo, nitrato de amonio):
Costo del Kg de Anfo Pesado = (0.56 x 0.94 + 1.043 x 0.06) x 0.6 + 0.57 x 0.4
Costo del Kg de Anfo Pesado = 0.58 US$/Kg
Costo de Voladura por Taladro = 0.57/200 + 9x2.77/200 + 3.82 + 5.48 + 119x0.58
Costo de Voladura por Taladro = 78.45 US$/tal
Ahora dividimos este costo por las toneladas que se vuela en cada taladro:
Costo Unitario de Voladura = Costo/tal
Tonelaje/tal
Costo Unitario de Voladura = 78.45 US$/tal
388.5 ton/tal
Costo Unitario de Voladura = 0.2 US$/ton
Costo de Perforación y Voladura = 0.28 US$/ton
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USO DE CÁMARAS DE AIRE Y RETENEDORES DE ENERGÍA
Debido a la presencia de bosques en la parte baja del Tajo San Pedro Sur, se debe tratar de
minimizar los fly rocks producto de la voladura, es por eso que se hicieron pruebas usando
cámaras de aire y retenedores de energía, lo cual como se va a apreciar, genera una disminución
en los costos unitarios de perforación y voladura:
Taladro de producción sin cámara de aire:
Generando cámara de aire en la parte superior del taladro: (Diseño 1)
Generando cámara de aire en la parte superior e inferior: (Diseño 2)
φ taladro pulg 6 3/4 Taco inerte Fanel dual US$/pza 4.25
Hcarga m 4.00 (2.5 m) Booster US$/pza 3.82
Taco de aire m 0.00 Anfosaver US$/pza 0.00
Taco inerte m 2.50 HA 37 US$/kg 56.44
Heavy Anfo HA 37 64.51
Kg/m Kg 27.72 32.50
Kg/tal Kg 110.88 97.01
Ton/tal ton 388 HA 37 0.25
FP Kg/ton 0.29 (4.0 m)
Anfosaver pza 0
Costo Voladura US$/tal
Costo Perforacion US$/tal
Costo Per-Vol US$/tal
Costo Per-Vol US$/ton
Diseño de carga Costo Unitario
φ taladro pulg 6 3/4 Taco inerte Fanel dual US$/pza 4.25
Hcarga m 3.00 (2 m) Booster US$/pza 3.82
Taco de aire m 1.50 Anfosaver US$/pza 3.50
Taco inerte m 2.00 Taco de aire HA 37 US$/kg 42.33
Heavy Anfo HA 37 (1.5 m) 53.90
Kg/m Kg 27.72 32.50
Kg/tal Kg 83.16 86.40
Ton/tal ton 388 HA 37 0.22
FP Kg/ton 0.21 (3.0 m)
Anfosaver pza 1
Costo Per-Vol US$/ton
Diseño de carga Costo Unitario
Costo Voladura US$/tal
Costo Perforacion US$/tal
Costo Per-Vol US$/tal
φ taladro pulg 6 3/4 Taco inerte Fanel dual US$/pza 4.25
Hcarga m 3.00 (2 m) Booster US$/pza 3.82
Taco de aire m 1.50 Anfosaver US$/pza 7.00
Taco inerte m 2.00 Taco de aire HA 37 US$/kg 42.33
Heavy Anfo HA 37 (1.0 m) 57.40
Kg/m Kg 27.72 32.50
Kg/tal Kg 83.16 89.90
Ton/tal ton 388 HA 37 0.23
FP Kg/ton 0.21 (3.0 m)
Anfosaver pza 2 Taco de aire
(0.5 m)
Costo Voladura US$/tal
Costo Perforacion US$/tal
Costo Per-Vol US$/tal
Costo Per-Vol US$/ton
Diseño de carga Costo Unitario
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Generando retención de energía en la parte superior del taladro: (Diseño 3)
Generando cámaras de aire y reteniendo la energía: (Diseño 4)
Beneficios de usar estos dispositivos:
Como se puede apreciar en el cuadro, se ahorra un promedio por taladro de 7.35 dólares; ahorromensual considerando 5,000 taladros perforados de 36,378 dólares y ahorro anual considerando60,000 taladros por año de 440,850 dólares.
Inicialmente para zonas duras no es aplicable, está sujeto a las pruebas. Para zonas fracturadas no aplica el retenedor de energía; mas si las cámaras de aire.
Se permitirá controlar más la dilución en las voladuras.
El beneficio ambiental acerca del uso de cámaras de aire y retenedores de energía es grande ya quepermite controlar más las voladuras.
Tan solo en bajar la carga en 30 cm para un HA 30/70 se estaría pagando la unidad de uno de losaccesorios sea retenedores o cámaras de aire.
φ taladro pulg 6 3/4 Taco inerte Fanel dual US$/pza 4.25
Hcarga m 3.50 (3.0 m) Booster US$/pza 3.82
Connigass US$/pza 3.00
Taco inerte m 3.00 HA 37 US$/kg 49.38
Heavy Anfo HA 37 60.45
Kg/m Kg 27.72 32.50
Kg/tal Kg 97.00 92.95
Ton/tal ton 388 HA 37 0.24
FP Kg/ton 0.25 (3.5 m)
Retenedor de energia pza 1
Costo Voladura US$/tal
Costo Perforacion US$/tal
Costo Per-Vol US$/tal
Costo Per-Vol US$/ton
Diseño de carga Costo Unitario
Connigass US$/pza 3.00
φ taladro pulg 6 3/4 Taco inerte Fanel dual US$/pza 4.25
Hcarga m 3.00 (2 m) Booster US$/pza 3.82
Taco de aire m 1.50 Anfosaver US$/pza 3.50
Taco inerte m 2.00 Taco de aire HA 37 US$/kg 42.33
Heavy Anfo HA 37 (1.5 m) 56.90
Kg/m Kg 27.72 32.50
Kg/tal Kg 83.16 89.40
Ton/tal ton 388 HA 37 0.23
FP Kg/ton 0.21 (3.0 m)
Anfosaver pza 1
Retenedor de energia pza 1
Costo Voladura US$/tal
Costo Perforacion US$/tal
Costo Per-Vol US$/tal
Costo Per-Vol US$/ton
Diseño de carga
Costo Unitario
Descripcion Diseño 1 Diseño 2 Diseño 3 Diseño 4 Prom
Ahorro/taladro US$ 10.61 7.11 4.06 7.61 7.35
Ahorro/mes (5,000 tal) US$ 53,050 35,550 20,300 38,050 36,738
Ahorro/año (60,000 tal) US$ 636,600 426,600 243,600 456,600 440,850
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
La Perforación y Voladura son actividades estrechamente ligadas y críticas en el caso de
Minera La Zanja, un buen diseño y control de ambas puede influir positivamente tanto en
el proceso de obtención de oro, como en la mitigación de impactos ambientales y sociales
producto de las operaciones
El costo unitario de la perforación es de 0.08 US$/ton y de la voladura es 0.20 US$/ton,
totalizando un costo unitario de 0.28 US$/ton en ambas operaciones.
Se distinguen dos tipos de taladros en la perforación, los centrales y los de la cresta, los
que demandan más tiempo son los de la cresta por la dificultad al posicionar el equipo y la
dificultad de perforar por la presencia de fracturas, pero el tiempo promedio registrado
para la perforación de los taladros es de 12.09 min/tal, con una velocidad de penetración
de 51.34 m/hr y una velocidad de perforación de 37.5 m/hr. La perforación específica es
de 0.017 m/ton y el TDC calculado es de 4.48 US$/m.
Las voladuras se diseñan formando una cara libre al interior del tajo, para posteriormente
hacer otra voladura con la cara libre formada, de modo que se evite la proyección de fly
rocks a los bosques en la parte baja del tajo. La concentración lineal de carga es de 29
Kg/m y el Factor de potencia calculado es de 0.31 Kg/ton.
Se debe contar con un departamento geomecánico que se encargue de hacer una
zonificación de la calidad del macizo rocoso, para optimizar los diseños de voladura en
función del tipo de roca que se esté perforando y así minimizar los costos.
Se debe mejorar el modelo de bloques de recursos que se tiene, para conocer con mayor
precisión las zonas de mineral y desmonte y hacer los diseños de las voladuras en función
al material que se va a disparar, ya que se observó que gran cantidad del material que vaal depósito de desmonte tiene una fragmentación muy buena, lo cual no es necesario. Se
podría ampliar las mallas de perforación en caso de desmonte y así minimizar los costos.
Se debe disminuir el espaciamiento en los taladros de recorte a 3 metros si es posible, ya
que se observa gran cantidad de taludes con un ángulo por encima de los 70°, cuando el
ángulo de diseño indica 65°. Incluso se debe optar por hacer precorte en vez de recorte; el
costo al inicio puede ser un poco elevado, pero en el largo plazo se justificará la inversión,
ya que un posible colapso en el futuro traerá consigo mayores pérdidas materiales e
incluso accidentes fatales.
Se recomienda el uso de fulminantes electrónicos por las siguientes razones:
o Disminución de las vibraciones producto de la voladurao Disminución de fly rocks que afecten a los bosques en la zona baja del Tajo San
Pedro Sur
o Mejoramiento de la fragmentación
o Mayor recuperación de oro como consecuencia de la mejor fragmentación
o Mejoras en la seguridad, debido a la disminución del riesgo en la tarea de
“chispeo”
7/14/2019 INFORME DE PRÁCTICAS EN PERFORACIÓN Y VOLADURA
http://slidepdf.com/reader/full/informe-de-practicas-en-perforacion-y-voladura 31/31
Informe de Prácticas en Perforación y Voladura 2011
BIBLIOGRAFÍA
Manual de Perforación y Voladura de RocasCarlos López Jimeno, Emilio López Jimeno, Pilar García Bermúdez
Manual de Voladura EXSAEXSA SA
Manual de Tronadura ENAEXENAEX SA
Manual de Operación de Perforadora SKF – 11BUCYRUS
Manual de Operación de Perforadora PANTERA 1500TAMROCK
Perforación y Voladura en YanacochaExposición del Ing. Martín Mendoza en la Escuela de Ing. de Minas – UNMSM
Protocolos de VoladuraMinera La Zanja – Compañía de Minas Buenaventura SAA
Apuntes de los cursos de Equipo Minero y Fragmentación de Rocas
Escuela de Ing. de Minas - UNMSM
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