Estrategias en el diseño de perforación y voladura para estructuras aledañas controlando vibraciones y rocas al aire en Minas a Tajo Abierto

Abstract

La investigación se llevó a cabo en la mina de Cerro Verde, para la etapa de expansión de los tajos Cerro Verde y Santa Rosa, para la cual me he planteado el siguiente objetivo general: Diseñar una metodología adecuada al proceso de perforación y voladura aledañas a las estructuras de chancadora primaria y grifo evitando rocas volantes y controlando las vibraciones en el campo lejano. Cuyo procedimiento a seguir fue: Primero: Revisión del marco teórico: En el diseño de parámetros de voladura, así como el tiempo y configuración de retardo en las voladuras. Siendo el diámetro de taladro de 10 5/8” en producción y precorte de 5”. La piedra varía de 8 a 5 m, desde roca mala a excelente. En cambio la profundidad del taladro fue de 16,5 m se usó generadores de aire (retenedor de energía) para controlar y mejorar la distribución de energía dentro del taladro. En cuanto a la configuración de retardo en las voladuras: se usaron dos detonadores por taladro; un detonador electrónico como principal en el que se programa la secuencia de salida y otro detonador no eléctrico considerado como un back up. Se practicó detonación secuencial, siendo el intervalo (según Jhon Flod) de retardo entre taladros entre 0,3 a 3 MS/pie; y el intervalo entre filas entre 2 a 11 m/pie (75 a 100 MS, para infraestructuras cercanas). El control de vibraciones se hizo por el método de onda elemental (MS vs mm/s) y las razones para limitar son integridad estructural y molestia humana según normas internacionales. Según el control de rocas al viento, el radio de despeje varia y el límite máximo de proyección de 450 a 749 m. Segundo: Evaluación del sitio y ubicación de los proyectos casos de estudios I y II. Se realizó en Sociedad Minera de Cerro Verde, en proyecto de expansión de planta concentradora CV2 (cota 2825 msnm), los trabajos de movimiento de tierras se han iniciado el 2013 y culminara en marzo del 2015, con ésta expansión se espera producir 240 KTMD. En ésta área están las siguientes infraestructuras: chancadora primaria y stock pile; chancadora secundaria, terciaria y fajas; planta de flotación y filtración; área de concentrado; y nuevo taller de mantenimiento. La litología está conformada por el complejo intrusivo La Caldera. Existen las siguientes alteraciones: potásica, filica, propilitica, argilica. Se requirió volar 180 000 TMD que estuvieron cerca de las infraestructuras señaladas, los cuales se han dividido en caso I como chancadora primaria y caso II denominado grifo Sur. Tercero: Metodología en el cuidado de infraestructuras cercanas a las voladuras primarias: Se evaluaron la presencia de agua, napas freáticas, tasa de descarga de napas, explosivos, equipos de perforación (diámetro de perforación de 270 mm, Pit Viper 271), mano de obra (Orica mining), y restricciones de banco. En seguida se diseñó la perforación, voladura y disparo, realizando los controles (procedimientos) de perforación, voladura, primado (uso de Dispach), carguío de taladros, tapado de taladros, y secuencia de detonación. Cuarto: Resultados: de aplicación de estrategias en el diseño de perforación, diseño de carguío, secuencia de salida y control de eyección. Caso I, siendo la voladura Nº 621, se perforo en función a UCS y RQD en la plataforma I, la piedra calculada resulto de 4,7 m por espaciamiento de 7 m y la razón de rigidez fue de 2,1. El diseño de voladura resulto en roca suave y el explosivo usado fue ANFO y FLEXIGEL 60 (control), siendo el taco calculado con el criterio del cráter 5,5 y 6 m respectivamente. Además, se colocó a 2 m cámara de aire antes del explosivo en bancos de 16 m y un metro en bancos de 10 m. la simulación fue con software I-Blast, donde se obtuvieron la eyección del banco a una altura de 9,9 m, eyección del material del taco en altura de 23,2 m y distancia horizontal máxima de 63,8 m. En cambio la secuencia de salida se hizo simulación con software SHOT PLUS y I- Blast, se usó retardos entre taladros de 7 y 14 MS en el vértice de salida en V, cerca de la chancadora primaria se empleó retardos de 25 y 4 MS respectivamente. Los retardos entre filas utilizadas fueron de 75, 100, 150 y 180 MS respectivamente. En realidad se obtuvo bueno, consiguiendo el máximo desplazamiento horizontal de 20 m. Caso II, se determinaron las distancias mínimas de las voladuras entre los años del 2014, 2015, 2016 y 2017, obteniendo de 150, 170, 57, y 115 m respectivamente. A continuación se ubicaron los cinco sismógrafos, uno en el grifo Sur a una profundidad de 10 m y carga de 10 kg- Anfo, las frecuencias recogidas fueron entre 9,5 a 70 Hz (debajo de la norma internacional 40-100 Hz). Cuya predicción de vibración se hizo con regresión lineal en campo cercano y lejano con la detonación de 100 kg de ANFO a 100 m de distancia, obteniendo un PPV de 14 mm/s. Por medio de la toma de esta onda se llego a determinar los diseños de voladura que no generarían daños a las infraestructuras involucradas. En conclusión no genera daños a las infraestructuras aledañas.