VOLADURA DE ROCAS APLICADAA LA NUEVA MINERÍAA LA NUEVA MINERÍA

Capítulo IV: PREDICCIÓN DE LA FRAGMENTACIÓNDE UN MACIZO ROCOSO

Ing. Rómulo Mucho

Presidente IIMP

Lima, 9 de abril, 2013

1. Fragmentación de un macizo rocoso por acción de un explosivo y sus

efectos principales.

2. Modelos de Predicción.

FRAGMENTACIÓN

3. Métodos de Evaluación.

4. Técnicas de predicción de vibraciones utilizando JKSimblast

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FRAGMENTACIÓN DESEADA

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FRAGMENTACIÓN EN LA PRÁCTICA

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FRAGMENTACIÓN NO DESEADA

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FRAGMENTACIÓN DE ROCAS

• Predecir la fragmentación de rocas por la acción del explosivo, es complejo debido al

gran numero de variables controlables y no controlables.

• El diseño de una voladura esta basado normalmente en criterios empíricos, mediantes

formulas aproximadas y con programas informáticos pero con limitaciones de base física

y geomecánica.

• Una aproximación que correlaciona la energía liberada por el explosivo con la reducción

de tamaño del bloques a causa de la voladura, se basa en concepto de inicio de

fracturación y su propagación que permite reducir fragmentos.

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• El primer paso en la fragmentación total de la roca en un proceso minero es la

voladura, seguido por la trituración mecánica, cribado y molienda que reducen mas

el tamaño de los fragmentos.

• La alimentación a las trituradoras deben tener un tamaño máximo, cuando es mayor

se requiere la fragmentación secundaria, lo que es perjudicial en términos de tiempo,

FRAGMENTACIÓN DE ROCAS

se requiere la fragmentación secundaria, lo que es perjudicial en términos de tiempo,

costo e impacto ambiental.

• Por lo que, en la práctica, evitar la fragmentación secundaria es una medida de la

eficiencia de la voladura, así como del expertise de los ingenieros de voladuras.

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GRUPO VARIABLE

EXPLOSIVOSPresión de detonación, VoD energía mínimadisponible, volumen de gases y densidad.

Dimensiones de la carga (diámetro y

TABLA 1 PRINCIPALES VARIABLES QUE INFLUYEN EN LA VOLADURA

CARGA DE EXPLOSIVOSDimensiones de la carga (diámetro ylongitud), tipo y punto de ubicación deliniciador, atacado y desacoplamiento.

PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO

Densidad, velocidad sísmica depropagación, absorción de la energía detensión a compresión y tracción, variabilidady estructuras.

(Atchinson 1968)

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• Otras variables de importancia son el numero de caras libres, el tiempo de retardo,

secuencia de encendido, la presencia de agua, etc.

• El modelo Kuz Ram (Cunningham, 1983), ha tenido alguna aceptación, sin embargo,

en macizos rocosos con diaclasamiento, no ha dado resultados fiables por lo que ha

FRAGMENTACIÓN DE ROCAS

sido modificado.

• Una propuesta es ampliamente aceptada, es considerar que el macizo rocoso esta

afectado por planos de fracturas y otras discontinuidades que actúan durante el

fenómeno de la fragmentación.

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• Para el diseño de una voladura, entonces debemos conocer la distribución de

tamaños de los bloques en que se divide el macizo rocoso para la aplicación correcta

de la energía del explosivo.

• Este concepto fue propuesto primero por Da Gama, (1977) y mas tarde adoptado por

FRAGMENTACIÓN DE ROCAS

otros como: Borquez (1981), Yang & Rustan (1983); Lande (1983); Klein (1990); etc.

• También otros autores como Ouchterlony describen diferentes técnicas para

determinar el tamaño de los fragmentos resultantes de la voladura.

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• El proceso de fragmentación de la roca es totalmente complejo para

usar modelos teóricos.

• Modelos empíricos son útiles, fáciles, y producen predicciones rápidas

(pero son mas pedagógicos que precisos).

MODELOS DE FRAGMENTACIÓN

(pero son mas pedagógicos que precisos).

• Con datos reales, se pueden proveer tendencias confiables.

• Son herramientas buenas del ingeniero para mejorar la eficiencia de las

voladuras, pero indican tendencias más que resultados absolutos.

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EL EFECTO DE LA ROCA

Proceso de quebramiento

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• La ecuación fundamental de Bond

EL EFECTO DE LA ROCA

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• En la ecuación de Bond. la energía E, es la del explosivo

FACTOR DE CARGA

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DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA

Contornos deiso-energía

Obtenido por software como 2DBench (JKSimBlast, Australia) y QEDPlus (Austin Powder)

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• Descripción gráfica de la variabilidad de los tamaños de los fragmentos quebrados

GRANULOMETRÍA

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ÍNDICE DE UNIFORMIDAD

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TAMAÑO PROMEDIO

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• Factores que afectan el nivel de energía y se relaciona con el tamaño

promedio

• Factores que afectan la distribución de la energía y se relaciona con el

CLASIFICACIÓN DE PARÁMETROS

• Factores que afectan la distribución de la energía y se relaciona con el

Índice de Uniformidad

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• RMD con valores 10 – 50,

F (débil y polvorosa, bloqueada, masiva)

• JF con valores 10 – 50,

ESTIMACIÓN DE FACTOR DE ROCA

• JF con valores 10 – 50,

F (espaciamiento de las fracturas)

• JO con valores 20 – 40

F (orientación de las fracturas)

Los factores JF y JO aplican solamente en roca con bloques

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MÉTODOS INCLUYEN:

� Granulometría (análisis de las imágenes).

� Granulometría (zarandeo).

� Rendimiento de la pala (Dispatch).

MEDICIÓN DE FRAGMENTACIÓN

� Producción de la chancadora.

� Producción del molino SAG.

� Recuperación en la lixiviación.

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RAZONES PARA MEDICIÓN:

– Para optimizar procesos en tajo (pala/camión).

– Para optimizar procesos globales (incluido planta).

OPTIMIZAR ACOPLAMIENTO PALA/CAMIÓN:

MEDICIÓN DE FRAGMENTACIÓN

OPTIMIZAR ACOPLAMIENTO PALA/CAMIÓN:

– % > 500 mm controla factor de llenado de cuchara.

– Método fotográfico es adecuado?

– Análisis de datos de Dispatch parece ser más relevante.

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PERFORACIÓN: EL PRIMER GRAN PASO

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ÉXITO DE LA VOLADURA, PARTE DEL ÉXITO INDIVIDUAL

Típica malla triangular (Burden= b; Espaciamiento = s)

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ÉXITO DE LA VOLADURA, PARTE DEL ÉXITO INDIVIDUAL

Típica malla triangular (Burden= b; Espaciamiento = s)

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ENERGÍA

• La desviación en la perforación, significa perder el control de la ubicación deseada/necesaria de los explosivos y de la cantidad requerida, en el macizo rocoso, “siendo el propósito de los taladros ubicar la energía del explosivo en el lugar adecuado”

• ecuación desarrollada por Kleine (1993)

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ENERGÍA

Pérdida del control de los Niveles de Energía-Taladro.

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ENERGÍA OPTIMIZADA PARA IMPLEMENTACIÓN

• Distribución de la energía en la cota a mitad del banco de un proyecto

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ENERGÍA OPTIMIZADA PARA IMPLEMENTACIÓN

Distribución de la energía en sección

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La rotura y fragmentación eficiente del macizo rocoso, contribuye al beneficio global

del ciclo de minado, por lo que es importante la predicción porcentual de la

granulometría mediante un algoritmo matemático.

- JKMRC Fragmentation Model

- Fragmentation (Kuz-Ram Model)

ENERGÍA OPTIMIZADA PARA IMPLEMENTACIÓN

- Fragmentation (Kuz-Ram Model)

PRUEBA Y ERROR (ANTES)

Reemplazada ahora por herramientas

computacionales (JKSimBlast)

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MODELO DE PREDICCIÓN DE LA FRAGMENTACIÓN

JKMRC Fragmentation Model y Fragmentation(Kuz-Ram Model), es necesario realizar unmapeo previo del área en estudio con la tablapropuesta por Lilly 1986 (Índice de Volabilidad).

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MODELO DE PREDICCIÓN DE LA FRAGMENTACIÓN

• El macizo rocozo in-situ es un material discontinuo, raramente es una formación uniforme masiva y es influenciado a menudo por muchas características geológicas que influyen en el comportamiento de la propagación de la onda de tensión frente a cualquier carga dinámica (voladura).

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CURVA DE FRAGMENTACIÓN Y DOMINIOS ESTRUCTURALES

Es posible obtener una misma granulometría en diferentes dominios estructurales??

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CURVA GRANULOMÉTRICA • Algoritmo Matemático de Fragmentación

Predicción porcentual de la granulometría.35

ALGORITMO MATEMÁTICO DE FRAGMENTACIÓN

Tratamiento Computacional Previo 36

MEDICIÓN Y COMPARACIÓN

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ANALISIS CORPORATIVO DE LA ENERGIA

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ANÁLISIS COMPARATIVO DE LA ENERGÍA

ALANFO VS EMULSIÓN: Vista en

planta, 1m. debajo del nivel de

piso del banco, en la zona del

taco, la energía para el ALANFO

es deficiente preacondicionando

esta zona a sobre tamaños

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ANÁLISIS COMPARATIVO DE LA ENERGÍA

• ALANFO VS EMULSIÓN:

Vista en sección, el halo

de energía para el de energía para el

ALANFO es menor

(deficiencia energética) en

la zona del taco, banco y

subdrilling.

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PROBLEMÁTICA DE LA VOLADURA

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REALIZADA EN TALADROS CON DIÁMETRO DE 9 7/8", ZONA DE MINERAL

COMPARATIVO GENERAL DE NUMERO DE PASES Alanfo Vs. Emulsion (Pala Electrica)

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

• Para que un diseño funcione, tiene que ser muy bien implementado en el campo.

• La perforación es un aspecto fundamental en la implementación de un diseño de

voladura en el campo.

• El cálculo tradicional del factor de carga (Fc) es una pobre referencia sobre el

cálculo de la cantidad de energía de detonación.

• EL JKSimBlast, Maneja la información a través de una base de datos de tipo MDB,

la cual es compatible con Microsoft Access y por lo tanto con la plataforma

Windows.

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VOLADURA CON BUEN CONTROL

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VOLADURA CON BUEN CONTROL

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VOLADURA CON BUEN CONTROL

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VOLADURA CON BUEN CONTROL

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VOLADURA CON BUEN CONTROL

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VOLADURA CON BUEN CONTROL

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VOLADURA CON MENOR CONTROL

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VOLADURA CON MENOR CONTROL

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VOLADURA CON MENOR CONTROL

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VOLADURA CON MENOR CONTROL

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DESPLAZAMIENTO HORIZONTAL ANTES DE EYECCIONES

EVALUACIÓN DEL TACO

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CASO PRÁCTICO 1

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CASO PRÁCTICO 2

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