Análisis de correlación entre la presión de perforación y la velocidad de perforación empírica para determinar la velocidad de perforación óptima en la construcción mecanizada de chimeneas de servicio en minas subterráneas polimetálicas

Abstract

El sector minería ha sido afectado por el brote del virus conocido como SARS-COV-2, reduciendo la producción de diversos metales respecto al año 2019, y comprometiendo el rendimiento del plan de minado por el déficit del recurso humano; por ende, se han visto significativamente amenazadas las inversiones de diversas empresas del sector privado. Con ello, las empresas mineras se encuentran obligadas a impulsar proyectos y preparaciones con la finalidad de incrementar la producción y agilizar el ciclo de minado. Una de las alternativas para llevar a cabo de manera regular el ciclo del minado es agilizar la preparación de infraestructura como las chimeneas de servicio (agua, aire, ventilación y energía) que son de vital importancia; por lo cual, la metodología más rápida, rentable y segura es la ejecución de perforación Raise Boring (RBR). La investigación mediante el método Raise Boring se llevó a cabo en la Unidad de Producción Uchucchacua perteneciente a Compañía de Minas Buenaventura S.A.A., ubicada en la sierra norte de Lima en la provincia de Oyón se encuentra a una altura aproximada de 4450 m.s.n.m., de la cual se analizaron los datos correspondientes a la falla denominada Socorro. El proyecto desarrollado tiene como objetivo analizar la correlación entre la presión de perforación y la velocidad de perforación empírica, permitiendo determinar la velocidad de perforación óptima adecuada en el método de perforación Raise Boring. La correlación de los dos parámetros permitió comparar las gráficas de velocidad de perforación de los diferentes proyectos, definiendo velocidades relativas hasta obtener una que se adecue las condiciones in situ, y como resultante agilizar el proceso de perforación, optimizar los tiempos de construcción de infraestructura y cumplir con el ciclo de minado planificado. En este proyecto de investigación, los parámetros de perforación como rotación (RPM), el flujo de agua (m3/h), viscosidad del agua (s), amperaje (A) y voltaje (V) se trataron de mantener constantes en la longitud de la perforación; para así, analizar netamente los parámetros de presión de perforación (Mpa) y velocidad de perforación empírica (m/h) que son la base del siguiente estudio. Dentro del análisis realizado, se obtuvo que el coeficiente de correlación entre presión de perforación y la velocidad de perforación empírica, es positivo; es decir que, si incrementa la presión de perforación, incrementará la velocidad de perforación. A su vez, dentro del análisis de correlación entre estas dos variables, la función lineal cuenta con un coeficiente de correlación lineal bajo, por lo que mediante el análisis con el software Microsoft Excel se define que la función polinómica de grado 3, dentro del rango de las presiones de estudio, es la que mejor se ajusta a la realidad y su coeficiente de correlación es más elevado. Cabe resaltar que, la clasificación del macizo rocoso es una variable importante que debe ser bien definida; puesto que, durante el proyecto de perforación si esta varia, los parámetros estudiados no se pueden analizar correctamente y generan datos sesgados. En el presente estudio se definió que el tipo de roca para los proyectos es de tipo III, estos comprenden un Rock Mass Rating (RMR) que varía entre los 41 a 60, rango adecuado para que los valores obtenidos por el análisis de correlación entre la presión de perforación y la velocidad de perforación no sean erróneos.

The mining sector has been affected by the outbreak of the virus known as SARS-COV-2, reducing the production of various metals compared to 2019, and compromising the performance of the mining plan due to the deficit of human resources; as a reason, the investments of various private sector companies have been significantly threatened. With this, mining companies are forced to promote projects and preparations in order to increase production and speed up the mining cycle. One of the alternatives to carry out the mining cycle on a regular basis is to speed up the preparation of infrastructure such as service chimneys (water, air, ventilation and energy) that are of vital importance; therefore, the fastest, most cost-effective and safest methodology is the Raise Boring (RBR) drilling run. The research using the Raise Boring method was carried out at the Uchucchacua Production Unit belonging to Buenaventura’s Mining Company SAA, located in the northern highlands of Lima in the province of Oyon, it is located at an approximate height of 4450 meters above sea level, from which the data corresponding to the so-called Socorro fault were analyzed. The project developed aims to analyze the correlation between drilling pressure and empirical drilling speed, allowing to determine the óptimal drilling speed appropriate in the Raise Boring drilling method. The correlation of the two parameters allowed to compare the drilling speed graphs of the different projects, defining relative speeds until obtaining one that can be adapted to the conditions in situ, and as a result to speed up the drilling process, optimize the construction times of infrastructure and comply with the planned mining cycle. In this research project, drilling parameters such as rotation (RPM), water flow (m3/h), water viscosity (s), amperage (A) and voltage (V) were intended to keep constant in the length of the borehole; to clearly analyze the parameters of drilling pressure (Mpa) and empiri Within the analysis, it was obtained that the correlation coefficient between drilling pressure and empirical drilling speed is positive; that is, if you increase the drilling pressure, you will increase the drilling speed. In turn, within the correlation analysis between these two variables, the linear function has a low linear correlation coefficient, so through the analysis with Microsoft Excel software it is defined that the polynomial function of degree 3, within the range of the study pressures, is the one that best fits reality and its correlation coefficient is higher. cal drilling speed (m/h) that are the basis of the following study. It should be noted that, the classification of the rocky massif is an important variable that must be well defined; since, during the drilling project if this varies, the studied parameters cannot be analyzed correctly and generate biased data. In the present study it was defined that the type of rock for the projects is type III, these comprise a Rock Mass Rating (RMR) that varies between 40 to 59, adequate range so that the values obtained by the correlation analysis between the drilling pressure and the drilling speed are not erroneous.