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5/24/2018 Detonadores Electrnicos en Cerro Verde
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Innovacin en Voladura Detonadores ElectrnicosSociedad Minera Cerro Verde
Tema Vinculado: Operacin Minera
Autor: Gualberto Salas TorrellySupervisor Perforacin y Voladura,Operaciones Mina
Empresa: Sociedad Minera Cerro Verde S.A.A.
Direccin: Avda. Alfonso Ugarte 304Telefono: (54) 283363-2261Fax: (54) 283386E-mail: [email protected]
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Indice
Pag.
Introduccin 4
1. Sistema de Iniciacin Electrnica 4
1.1 Detonador Electrnico 4
1.2 Logger (Programador de Retardo) 5
1.3 Blaster (Sistema de Iniciacin de Alta Seguridad) 5
2. Pruebas Realizadas en Cerro Verde 5
3. Actual Proceso de Voladura 9
3.1 Diseo de Mallas de Perforacin y Carguo 9
3.2 Primado y Carguo de Taladros 10
3.3 Tapado de Taladros 11
3.4 Amarre de Disparo 11
4. Logros Obtenidos en Cerro Verde 13
5. Conclusiones 14
6. Recomendaciones 14
Sumario Grfico y Tablas 15
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Introduccin
El avance tecnolgico en los sistemas de iniciacin en voladura, nos permite
trasladarnos desde el sistema convencional (Mecha de Seguridad y Fulminantes),
hasta el moderno y preciso sistema de iniciacin electrnica, mediante el cual,podemos controlar la energa liberada en un disparo, optimizando la fragmentacin y
disminuyendo el dao a las paredes del pit, mediante un control de vibraciones.
El sistema de iniciacin con detonadores electrnicos, fija con claridad los conceptos
de precisin, flexibilidad y principalmente seguridad.
En Sociedad Minera Cerro Verde, entre diciembre del 2003 y febrero del 2004, se
realizaron pruebas utilizando detonadores electrnicos, con la finalidad de evaluar
resultados en: Seguridad, Precisin, Fragmentacin, Vibraciones, y Control de dao a
las paredes de la mina
Para realizar la evaluacin se mantuvieron los mismos parmetros de diseo que se
venan utilizando (burden y espaciamiento), la misma cantidad de explosivo por taladro
y los mismos tiempos en el diseo de salida del disparo.
Los resultados obtenidos de estas pruebas, fueron favorables; ya que se realizaron
mediciones de la fragmentacin del material disparado mediante el programa Split,
dando como resultado que al mejorar la fragmentacin, mejor el proceso de carguo,
y el flujo en chancado primario se incremento.
Con estos resultados, procedimos ampliar la malla de perforacin hasta en un 10 % en
el espaciamiento; reduciendo de esta forma nuestro costo en perforacin y voladura,
obteniendo ahorros hasta de 0.03 $/TM disparada, sin perjudicar el tamao del
fragmento disparado.
Gran parte de la resistencia a los detonadores electrnicos se presenta por su
incremento en el costo del detonador; pero es conveniente relacionarlo con el valor
que entregan; Tan solo con un pequeo incremento de la malla de perforacin, el
incremento queda cubierto.
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1. Sistema de Iniciacin Electrnica
El sistema consiste en:
Grfico 1: Componentes del Sistema Electrnico
1.1. Detonador Electrnico:
Grfico 2: Detonador Electrnico
Este detonador puede ser programable entre 0
a 15,000 milisegundos, con un incremento de 1
milisegundo, dando oportunidad a un amplio
manejo de tiempos de amarre; contando con
una exactitud del retardo programado de +/-
0.1% ms. Esto garantiza no tener Overlap, que
tiene la directa relacin con la probabilidad de
acoplamiento de las ondas de choque
producidas por cargas detonadas
simultneamente.
El detonador electrnico cuenta con un
nmero de identificacin nico de fbrica el
cual permite tener registrado a cada detonador.
Se realiza la comunicacin Bi-direccional entre
el control del equipo y el detonador.
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1.2. Logger (Programador de Retardos):
Grafico 3: Logger
Este dispositivo verifica el estado del
detonador. Lee y describe el ID del detonador en la
memoria.
Asigna tiempos de detonacin.
Chequea automticamente el detonador y el
cable, mediante un tes de continuidad de lnea
Cada Logger tiene una capacidad de registrar
200 detonadores.
Es inherentemente seguro, tiene 5 voltios de
salida.
1.3. Blaster (Sistema de Iniciacin de Alta Seguridad)
Grafico 4: Blaster 1600
Este equipo realiza un Auto
chequeo completo y automtico de
la funcionalidad del sistema yprogramacin del detonador.
Cuenta con una capacidad de
1600 detonadores (control de 8
logger con 200 detonadores por
logger).
nico con una llave de activacin
digital.
nico con cdigos de armado yfuego.
Trabaja con un voltaje de salida de
24 voltios.
2. Pruebas Realizadas en Cerro Verde
Para evaluar a los detonadores electrnicos, se realizaron algunas pruebas entre
Diciembre del 2003 y Enero del 2004, con disparos tanto en mineral como en
desmonte de acuerdo al plan de minado, considerando un total de ocho disparos
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utilizando mil detonadores electrnicos, entre los cuales cuatro disparos fueron de
control y cuatro de produccin.
Los objetivos estuvieron orientados a verificar y evaluar los resultados en:
Seguridad, Fragmentacin, Vibracin y control de dao a las paredes de la mina ytodo esto con el fin de lograr beneficios econmicos a corto plazo.
En el grfico 5, se pueden observar todos los disparos de prueba que se
realizaron. Para realizar la evaluacin se mantuvieron los mismos parmetros de
diseo que se venan utilizando (burden y espaciamiento), la misma cantidad de
explosivo por taladro y los mismos tiempos en el diseo de salida de disparo.
Grafico 5: Disparos de Prueba
2618-172
2618-174
2573-27
2723-166
2618-175
2603-150
2618-169
2603-147
El primer disparo realizado con detonadores electrnicos fue el disparo 169 del
nivel 2618, el cual se disparo con los mismos parmetros de diseo del disparo
150 que tubo las mismas caractersticas geolgicas: Tipo de Roca, estructura,
dureza y mineralizacin, para posteriormente realizar su comparacin.
Los resultados comparativos entre ambos disparos se pueden observa en los
siguientes grficos:
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Grfico 6: Variacin de Fragmentacin Det. no Elctricos- Det. Electrnicos
Variacin en Fragmentacin
0.8
3.7
12.6
31.2
0.7
3.1
7.9
21.4
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
P20 P50 P80 Top Size
Pulgadas
Pry. sin Det. Elect. Pry. con Det. Elect.
Grfico 7: Variacin de Flujo de Chancado Det. No Elctricos Det. Electrnicos
Grfico 8: Variacin de Cotas de Palas Det. No Elctricos Det. Electrnicos
Del anlisis de los resultados se concluye que:
En los resultados de fragmentacin indicamos que el factor P80, tuvo una
disminucin del orden de 30% aproximadamente, logrndose un ligero
incremento del Flujo de Chancado, y el piso de Pala se mantuvo en su nivel.
Como los resultados fueron alentadores en las primeras pruebas se decidieron
ampliar las mallas de perforacin como se muestran en el cuadro 2:
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Tabla 1: Ampliacin de Mallas de Perforacin
Nro de Proyecto Diseo Tradicional Diseo con Electrnicos Aumento
CV2603-150 7 Triangular 7.5 Triangular 7 %
CV2573-27 8 Triangular 8.8 Triangular 10 %
CV2723-166 8.5 Triangular 9.5 Triangular 12 %
Los resultados de los proyectos fueron comparados con proyectos disparados
con diseos tradicionales de la misma zona, cuyos resultados se muestran en
los grficos:
Grfico 9: Variacin de Fragmentacin en Mallas Ampliadas con Det.
Electrnico, zona mineral
Variacin en Fragmentacin en Disparo 2573 - 27
1.064
3.536
9.005
27.56
0.866
3.438
7.232
22.29
0
5
10
15
20
25
30
P20 P50 P80 Top Size
Pulgadas
Sin Det. Electrnicos Con Det. Electrnicos
Grfico 10: Variacin de Fragmentacin en Mallas Ampliadas con Det.
Electrnico
Variacin en Fragmentacin en Disparo 2603 - 150
0.8
3.7
12.6
31.2
0.63.0
10.9
38.5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
P20 P50 P80 Top Size
P
ulgadas
Sin Det. Electrnicos Con Det. Electrnicos
De acuerdo a los resultados obtenidos en las pruebas es que se recomienda
utilizar los detonadores electrnicos como detonador principal en los disparos
primarios en Cerro Verde.
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3. Actual Proceso de Voladura
Actualmente se viene utilizando los detonadores electrnicos como accesorio de
detonacin principal, siempre acompaado de un Back up o detonador no
electrnico, el cual es utilizado si el detonador electrnico registra algn problema.El proceso de carguo de explosivos en los taladros se detalla a continuacin:
3.1. Diseo de Mallas de Perforacin y Carguo
Debido a los beneficios que brindan los detonadores electrnicos, se ampliaron
las mallas de perforacin de la siguiente manera:
Tabla 2: Mallas actuales de Perforacin
Tipo de Material Malla Anterior Malla Actual
Zona de Mineral 6.5 Triangular 7 Triangular
Zona de Desmonte 8.5 Triangular 9.5 Triangular
Zona de Mineral Baja Ley 8 Triangular 8.5 Triangular
Para generar los diseos de malla de perforacin se viene utilizando el
software MineSight 3D, el cual nos ayuda a determinar por medio del modelo a
corto plazo las zonas de mineral y desmonte, dureza de roca, litologa y
alteraciones presentes en la zona a perforar.
Mediante la velocidad de penetracin obtenida por la perforadoras se logra
clasificar el material en zona dura, media y suave lo cual nos ayuda a
determinar el tipo de explosivo que debemos utilizar.
Los diseos de carguo que se mantienen son los siguientes:
Grfico 11: Diseos de Carguo Actuales
Zona Suave Zona Dura Zona Media
6 m. Taco
2 m. Aire
8.5 m. Anfo
7.5 y 6.5 m.
Taco
11 y 11.5 m.H-Anfo 37
5 m. Taco
2 m. Aire
5.5 m. Anfo
4 m.H-Anfo 37
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De acuerdo al tipo de material se ajusta el diseo de carguo, considerando
clculos basados en predicciones consideradas por el software QED, luego los
diagramas se entregan al personal de campo.
3.2. Primado y Carguo de Taladros
Grfico 12: Primado de Taladros
Antes de realizar el carguo de taladros se
procede a medir los taladros para igualar o
soplar la altura de taladro requerida para
proceder al carguo.
Para el primado de taladros se utiliza dos
lneas descendentes, el detonador
electrnico y su respectivo back up
conformado por un detonador no
electrnico (NONEL Nro. 15).
De cebo actualmente se viene utilizando un
Booster de 1 libra.
Para el primado de taladros con
detonadores electrnicos se recomend
sujetar el detonador electrnico con el
booster de 1 libra (cebo), mediante cinta
aislante, la cual permite asegurar de mejor
forma al detonador.
Grfico 13: Accesorio de Primado
El carguo de explosivos se realiza
mediante camiones fbrica, para
cumplir con el proceso de voladura laPlanta de Cerro Verde con camiones
fabrica.
El proceso de carguo se realiza con
una persona que controla los metros
cargados del explosivo, que luego es
correlacionado con los kilogramos
reportados por el camin. Estos datos luego son considerados en el reporte de
consumo de explosivos
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3.3. Tapado de Taladros
Grfico 14: Tapado de Taladros
Tapado de taladros se realiza con el ripio
obtenido durante la perforacin. Este procesose realiza de forma manual.
Este proceso debe ser realizado con mucho
cuidado, para evitar que la accin de este,
dae las lneas descendentes de los
detonadores y se obtenga de esta forma un tiro
quedado, lo cual perjudicara los procesos
siguientes.
Para evitar estos problemas se utiliza un
accesorio en el collar del taladro, el cual no
permite el pase de piedras
sobredimensionadas dentro del taladro,
evitando daar las lneas descendentes.
Grfico 15: Accesorio de Proteccin
La altura del Taco, ayuda al confinamiento
del explosivo, el cual favorece la
fragmentacin del material en la zona del
taco.
Tambin es utilizado en algunos taladros de
la zona media del disparo el taponex, como
accesorio que ayuda a generar cmaras de
aire en la parte superior del taladro, entre la
zona del explosivo y el taco
3.4. Amarre del Disparo
Este proceso se disea a partir del software ShotPlus:
Trabaja directamente con los detonadores electrnicos, el cual permite dar
simulaciones de salida, considerando parmetros de tipo de material.
Los amarres diseados son descargados directamente al logger
Permite analizar los tiempos de amarre
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Grfico 16: Transferencia de Diseo
Luego de conseguir los datos del computador se lleva esta informacin al
terreno y se procede a conectar cada detonador al Logger el cual, le indica al
detonador el tiempo de salida de acuerdo al diseo previamente indicado y a
su ves reconoce el estado de este, indicando si la lnea descendente tiene
problemas o existe alguna fuga de corriente (comunicacin bi-direccional).
Luego de haber conectado todos los taladros al Logger y estos debidamente
chequeados se conecta cada Logger al Blaster el cual realiza la programacindel proyecto a disparar.
Grfico 17: Conexin Detonador, Logger y Blaster
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4. Logros Obtenidos en Cerro Verde
Durante el ao 2004 se realizaron los siguientes disparos con detonadores
electrnicos con los siguientes resultados:
Por el incremento de mallas de perforacin se logro un ahorro de $ 180,791cmo se muestra en tabla siguiente:
Tabla 3: Ahorro por Detonadores Electrnicos
Mes # Disparo Detonador es
Incrementoen Malla
Ahorros Back up
Enero 5 693 21.4% $ 17,758Febrero 0 0 $ -Marzo 9 681 11.0% $ 2,105Abril 21 1,670 19.9% $ 30,748
Mayo15 1,784 17.2% $ 20,398 5
Junio 24 2,156 15.7% $ 21,840Julio 15 2,179 10.7% $ (751) 3Agosto 28 2,599 11.3% $ 10,802 1Setiembre 35 3,078 11.4% $ 20,510 2Octubre 25 2,191 12.8% $ 26,189 1Noviembre 28 2,228 11.7% $ 15,480 1Diciembre 27 2,048 11.1% $ 15,713 1Total 232 21,307 13.3% $ 180,791 14
Se mantiene un tamao de Fragmento de P80 de 8.00 pulgadas en promedio
del ao 2004, en mineral el cual no afecta a los procesos siguientes de lavoladura.
Grfico 18: Fragmentacin en Mineral 2004
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Variacin Granulomtrica (P80) en Mineral - 2004
8.47
8.559.05
6.61
7.63
6.61
8.17
9.21
8.17
7.33
8.93
7.31
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
ENERO FEBRERO M ARZO ABRIL M AYO JUNIO JULIO AGOSTO SETIEM BRE OCTUBRE NOVIEM BRE DICIEM BRE
Meses
Size
in.
P80
Gracias a las mejoras continuas dadas se pudo mantener el costo en voladura
durante los ltimos aos sin verse afecto a la alza en los precios de Nitrato y
Emulsin en el mercado mundial
5. Conclusiones
Siendo la voladura la primera etapa del procesote conmicin de la roca, suobjetivo primordial es lograr una buena fragmentacin; pero no, buscando el
costo por tonelada mas barato, sino el mas econmico; es decir que cumpla
con mejorar el proceso global: Facilidad de carguo, mejoramiento en el flujo de
chancado y en el cumplimiento de produccin planeado.
Siendo los tiempos de detonacin precisos y cortos, esto nos conduce a que la
colisin de las ondas den por resuelto una mejor fragmentacin, y para utilizar
la energa eficientemente, pudimos incrementar las mallas de perforacin, sin
afectar el costo unitario de la voladura.
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Se tiene flexibilidad ilimitada de tiempos para disear complejas voladuras, as
podemos utilizar tiempos cortos entre taladros y tiempos largos entre filas,
logrando tambin evitar dao a las paredes.
El detonador electrnico nos entrega una informacin bi-direccional dentro deltaladro, una vez terminado el proceso de carguo y tapado; lo cual nos permite
conocer si hay un detonador que presente algn inconveniente y que no pueda
detonar, teniendo la oportunidad de utilizar un back up u lograr que no se
presente ningn tiro quedado. El logger es incapaz de iniciar los detonadores.
Los detonadores puedes ser iniciados solamente por un cdigo digital nico
enviado por el blaster. Esta es la comunicacin di-direccional, para confirmar
directamente la programacin del detonador y la funcionalidad del sistema.
6. Recomendaciones
Por los resultados obtenidos, se recomienda continuar utilizando los
detonadores electrnicos.
Es conveniente que los taladros de cresta, o en parte superior al disparo, se
tenga un mayor cuidado en el tapado de los taladros, por que son susceptibles
de desprendimiento de rocas que pueden causar daos al detonador
electrnico.
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Sumario Grfico y Tablas
Grfico Titulo del Grfico Pag.
Grfico 1 Componentes del Sistema Electrnico 4
Grfico 2 Detonador Electrnico 4
Grfico 3 Logger 5
Grfico 4 Blaster 5
Grfico 5 Disparos de Prueba 5
Grfico 6 Variacin de Fragmentacin Det. No Elctrico Det.Electrnico
7
Grfico 7 Variacin de Flujo de Chancado Det. No Elctrico Det.Electrnico
7
Grfico 8 Variacin de Cotas de Pala Det. No Elctrico Det.Electrnico
7
Grfico 9 Variacin de Fragmentacin en Mallas Ampliadas con Det. Electrnico, zona de Mineral
8
Grfico 10 Variacin de Fragmentacin en Mallas Ampliadas con Det. Electrnico
8
Grfico 11 Diseo de Carguos Actuales 9
Grfico 12 Primado de Taladros 10
Grfico 13 Accesorios de Primado 10
Grfico 14 Tapado de Taladros 11
Grfico 15 Accesorio de Proteccin 11
Grfico 16 Transferencia de Diseo 12
Grfico 17 Conexin Detonadores, Logger y Blaster 12
Grfico 18 Fragmentacin Mineral 2004 13
Tabla 1 Ampliacin de Mallas de Perforacin 8
Tabla 2 Mallas Actuales de Perforacin 9
Tabla 3 Ahorro por Detonadores Electrnicos 13