Diagrama Perf Abanico 2008 191x2u

Universidad de Atacama Facultad de Ingeniería Departamento de Minas

Diagrama de perforación en abanico

JORGE MARTINEZ MIGUEL ELIZALDE

Introducción. En las perforaciones en abanico y en anillo, los hoyos son perforados radialmente hacia fuera, desde una galería de , en un plano paralelo al corte o del lado abierto del bloque (ver figura). Los anillos pueden ser completos o parciales, dependiendo del cuerpo mineralizado y de la configuración del área de alivio. Los abanicos y anillos pueden se usados como tronadura primaria para quebrar el mineral, como método para un subcorte debajo del bloque o del cuerpo mineralizado a excavar o como parte del proceso de extracción de un pilar. En este trabajo abordaremos en profundidad todo lo referente a la voladura en abanico, tanto distintos cálculos teóricos de espaciamiento y burden, así como también diversas consideraciones que se deben tomar en cuenta al momento de llevar a cabo un proyecto de características señaladas anteriormente.

Perforaciones en abanico

PERFORACIÓN EN ABANICO La perforación se realiza corrientemente desde galerías de preparación en la forma de cueles en abanico con perforaciones hacia arriba, hacia abajo, o en ambos sentidos. Generalmente es conveniente evitar la carestía que supone una longitud excesiva de galerías, por lo que los barrenos pueden ser relativamente largos.

El emboquille y orientación correcta de los barrenos es de gran importancia para el resultado de la voladura, sobre todo para la fragmentación obtenida. Como elementos auxiliares a este respecto cabe citar los niveles de burbuja, transportadores de ángulos, etc. Al efectuar las voladuras, las hileras de barrenos tienen generalmente rotura libre, pues los ciclos de voladuras se adaptan a los trabajos de remoción del material llevados a cabo mas abajo. La roca arrancada es recogida en depósitos situados a un nivel inferior y en donde se efectúe la remoción del material.

FRAGMENTACIÓN DE LA VOLADURA La fragmentación tiene una gran importancia en estos casos, pues el empleo posterior de cargas conformadas para el taconeo de los bloques grandes implica interrupciones de todo el ciclo de producción, sin contar la influencia del grado de fragmentación sobre las operaciones de remoción. Si se quiere que la explotación en abanico sea mas eficaz posible, la estimación del grado de fragmentación y la adopción de la voladura a este objetivo constituye factores de gran importancia. La perforación de cueles en abanico se ha desarrollado como consecuencia del deseo de limitar las magnitud de las labores de preparación. Desde el punto de vista de las técnicas de voladuras, los cueles en abanico no resultan tan acertados, pues la distancia entre los barrenos se va haciendo progresivamente mayor, y la mitad inferior de los mismo no pueden ser aprovechadas de forma adecuada. Los barrenos paralelos ofrecen una mayor posibilidad de lograr mayor precisión y carga con una fragmentación más provechosa y resultados globales superiores.

Tiros largos de producción. La demanda por aumentar la velocidad de producción en unión con el perfeccionamiento de las técnicas de perforación ha conducido al amplio uso de tronadura de tiros largos para la extracción del mineral.

Tiros largos en abanico y anillos. Los tiros se perforan radialmente desde una galería de en un plano paralelo a un espacio abierto; para esto se emplean perforadoras montadas sobre columnas, las cuales a partir de una sola posición, pueden perforar un abanico completo, o sea, no es necesario desplazar la maquina de un tiro a otro. Evidentemente esta solución presenta el inconveniente característico de los tiros en abanico: exceso de metros perforados en las cercanías del subnivel. Con las maquinas perforadoras actuales se pueden perforar tiros de 30 a 35 metros hacia arriba y de unos 25 metros hacia abajo, lo que permite distanciar los subniveles hasta 50 metros en caso de sub-level stoping. En el caso del sub-level caving esta separación es menor. La tendencia actual es disparar 2 o más abanicos a la vez, dispuestos de modo que los tiros de uno queden intercalados en relación con los del inmediato vecino, así como también el número de los micro retardos. El diagrama d disparo se determina en un principio mediante cálculos teóricos y luego se va corrigiendo según los resultados de la práctica. Va a depender como es natural, de las características mecánicas de la roca. Así, para rocas duras y homogéneas, la distancia entre dos abanicos consecutivos (burden) es del orden de 1.2 y puede alcanzar hasta 2.5 a 3 metros.

Para rocas muy blandas. La separación en el fondo de los hoyos de un mismo abanico varían entre 1.8 (rocas muy dura) a 4 metros (rocas muy blandas). Con el objetivo de vencer más fácilmente el empotramiento, conviene en algunos casos, perforar los abanicos dándoles una cierta inclinación con respecto a la vertical (hasta 30°).

Definiciones. Para el diagrama en abanico podemos decir que:

Burden: distancia entre 2 (dos) abanicos consecutivos. Espaciamiento: distancia entre los extremos de los hoyos vecinos en un abanico, medida en ángulo recto de uno de los hoyos y sobre la línea límite del block de mineral.

Esquema del abanico Cada variación del bloque de mineral, requiere un nuevo diseño o esquema. La aplicación del diseño calculado, se efectúa rápidamente siguiendo las instrucciones que se darán a continuación:  los hoyos se perforan hacia las esquinas del bloque.  A escala y con un transportador, los extremos de los hoyos se marcan consecutivamente, usando el espaciamiento calculado, como se muestran en la figura, o se puede hacer en Autocad siguiendo el mismo procedimiento.  A medida que los hoyos intermedios se aproximan a los hoyos de las esquinas, se deben hacer pequeños ajustes de la siguiente manera: El hoyo anterior al de la esquina, o bien, se centraliza entre el ante penúltimo y el de la esquina, o se elimina. Cuando se omite el ante penúltimo hoyo, se debe centralizar, si es necesario. Esta práctica rara vez excede del 10 % sobre el espaciamiento planeado.

Elección del diámetro de perforación. Se debe usar el diámetro más grande que sea posible; esto tiene los siguientes beneficios:  Menor perforación: los hoyos grandes aceptan más explosivos, por lo que pueden quebrar un diseño más amplio. Esto significa menor concentración de hoyos, alrededor del eje de perforación y una perforación de carguío más rápida, además de aumentar la productividad del equipo disponible.  Carguío más fácil: en los hoyos grandes hay menos obstrucciones que impiden que los cartuchos sean empujados al fondo. El uso de diámetros menores que 45 mm (1 ¾ pulg.) pueden necesitar carga de 32*200mm (1 ¼” * 8”), que tienen la desventaja de ser cortos, y por o tanto, toman más tiempo en cargarlos.  El diámetro más grande que se debería considerar para hoyos hacia arriba, es alrededor de 3” (75 mm); más grande que esto hay problemas con la retención del explosivo. 64 mm (2 ½”) es el diámetro grande más común.

Diversos métodos para el calculo Burden y Espaciamiento Método de langefors para el cálculo de diseño.

BMax. =

D γ CARGA * PRP × 33 C × f * S B

( )

Donde: B MAX . =Burden Máximo

D = Diámetro perforación [mm] C = constante de la roca, depende del grado de clivaje y fracturamiento, varía entre 0.4 y 1. PRP = Potencia relativa en peso del explosivo. γ CARGA = Densidad del explosivo[ g/cc ó Kg/dm3]

( S B) = Relación de espaciamiento burden, se considera 1.25 a 1.4, para obtener un buen

aprovechamiento. f

= grado de fijación de los tiros en el fondo (coeficiente) que depende de la inclinación

del abanico, donde: f = 1, para barrenos verticales f = 0.9, para barrenos inclinados con relación 3:1. f = 0.85, para barrenos inclinados con relación 2:1. Ejemplo: para una perforación en abanico, realizada en una labor desarrollada por el método sub. Level stoping, determine el burden y espaciamiento de los tiros de acuerdo a los siguientes datos: D = 65 mm. PRP = 0.87 relativa al Anfo. F =1. Asumimos tiros perpendiculares. C = 0.5 S/B = 1.25 γ c arg a = 1.3 (gr/cc).

Reemplazando estos datos en la formula anterior tenemos que: BMAX = 2.65 mts.

Para el cálculo del burden práctico debe considerarse el efecto de la desviación de los tiros, esta desviación deberá ser restada al burden máximo, obteniendo el burden apropiado B practico =2.65 - Desviación

Desviación = error de emboquille(m/m) + 0.03*Largo perforación(m) Desviación = 0.1+0.03*L Donde: 0.1 = representa una desviación normal de 10 cm. 0.03 = indica un 3 % de desviación por metro lineal de perforación. Es consecuente de factores como calidad del operador, características de la roca, etc. L = longitud de perforación = 30 mts. Donde: Desviación = 1 mt. B practico =1.65

mt.

Luego el espaciamiento es: S/B = 1.3 S = 2.15 mt. Por lo tanto se usará un burden de 1.65 m, y un espaciamiento de 2.15 m.

Método Sudafricano para el cálculo del diseño. El presente método asegura una buena fragmentación en el área crítica de los extremos de los hoyos. Para simplicidad del cálculo, se asume que todos los hoyos son paralelos con la columna explosiva, alcanzando hasta un largo del taco de 20 veces el diámetro de carga. El hecho de que el factor de carga aumente hacia el inicio de los hoyos por la convergencia de los mismos, se comportan en la practica, usando diferentes largos de tacos, en cada hoyo

El método exige la selección del factor de carga, a partir de la siguiente tabla: Tipo de Roca kimberlita Cuarzita (blanda) Cuarzita (dura) Esquistos/caliza granito hematita

 gr  3  mt 

F.C 

350 400 800 600 800 1000

Estos valores se deben tomar sólo como guía, especialmente con los explosivos Slurries, que varían en forma amplia su potencia.

Existen 2 variantes para el cálculo y espaciamiento dependiendo de los datos que tengamos:

Variante 1:  PC * MC  B×S ×L =   K  

Para r =

PC r * MC ⇒ B×S = L K

Donde: L = largo carga explosiva – pasadura. MC = Densidad de carga gr/mt. K = Factor de carga

gr mt 3

γ EXPLOSIVO × D 2 MC = , siendo D = Diámetro del cartucho en [m], o del hoyo si el 1.270 explosivo es a granel y la densidad del explosivo en [g/m3] S = El espaciamiento tiene un rango de 1.5 × B o el B.

Luego: B×S =

r × γ exp losivo × D 2 1.27 × K

En tronaduras en bancos: K sería 170 a 700

gr gr , en 3 , siendo el más usado 300 mt mt 3

diámetros grandes K se aumenta en un 50 %, y r varía de 0.6 a 0.8.

Ejemplo:

Determinar el burden y espaciamiento a partir de la formula indicada anteriormente y con los siguientes datos: γ exp losivo = 0.866 gr

cc

gr =866000  

 mt  3

S = espaciamiento (m) B = Burden (m) R = constante que varía de [0.6 a 0.8].consideremos 0.7

 gr  3  (esquistos caliza compacta).  mt 

K = 650 

D = 63.5 mm.= 0.0635 m. De acuerdo a la formula, transformando unidades y reemplazando tenemos que: B × S = 2.96 m2. B=S

Por lo tanto: B 2 = 2.96 m 2 B =1.72mt.

Ahora determinaremos el espaciamiento: S = 1.72mt

Variante 2:

 L   MC  B × S =  *  H   K 

Donde: B = Burden (m) S = espaciamiento (m) L = largo carga explosiva – pasadura.[m] H = largo promedio del hoyo[m] MC = Densidad de carga gr/mt. K = Factor de carga

gr mt 3

Como se asume que todos los hoyos son paralelos, con un taco igual a 20 veces el diámetro: L=H-

20 × D , siendo D = Diámetro del cartucho en [mm], o del hoyo si el explosivo es 1.000

a granel. La relación espaciamiento burden es normalmente 1.3 a 1.5.

EJEMPLO: Roca caliza:

Explosivo Anfo, cargado neumaticamente con densidad = 0.92 en hoyos de 57 mm, con promedio de largos de hoyos de 10 m. Determinar diseño: Mc para Anfo en 57 mm hoyos = 2.350 gr/mt. K para Caliza = 600 [

gr ] mt 3

L = H – 0.02*d = 10 – 0.02*57 = 8.9 m.  8.9   2.350  B×S =  *  = 3.47 m2 10 600    

1.3 B * B = 3.47 B = 1.6 S = 2.1 Los abanicos, por lo tanto, deben perforarse separados a 1.6 m, y los hoyos en ángulos, deben terminar en sus extremos separados 2.10 m.

Anexos Equipos de Perforación Radiales Simba H157

Equipo de perforación compacto de martillo en cabeza hidráulico montado en brazo para taladros largos. Diámetros de barreno entre 48 y 64 mm y profundidad de taladro opcional hasta 32 m. Perforación radial de 360 grados y taladros paralelos con separación de hasta 3,7 m.

Simba L 6C Equipo de perforación para producción de martillo en cabeza hidráulico, con sistema de perforación computarizado para altos niveles de productividad y precisión. Diámetros de barreno entre 89 y 115 mm y profundidad del taladro hasta 51 m.

Simba M 4C Equipo de perforación para producción, de martillo en cabeza hidráulico, con sistema de perforación computarizado para altos niveles de productividad y precisión. Diámetros de barreno entre 51y 89 mm y profundidad del taladro hasta 51 m.