Principios y fundamentos de la perforación en minería

Principios y fundamentos de la perforación en minería.

Informe sobre evaluación técnica y económica de diseños de tronaduras a cielo abierto y subterránea.

Javier Berrios, Nicolas Rivas, Milton Quispe, Rocío Supanta, Nicolas Larroza, Juan Zapata

Instituto Profesional (IP) - INACAP

Departamento de Minería y Metalurgia

MIC501/D-503-N5-P5-C1/D Iquique 50: Perforación y Diseño de Tronadura

Docente: Álvaro Barrios Valenzuela

06 de abril 2024

1. Introducción

1. Objetivos

Objetivo General:

Objetivos Específicos:

1. Problema De Minera Subterránea

Problema 1: En una faena subterránea se le ha contratado para la etapa de ingeniería, para la evaluación técnica y económica del túnel “El Amanecer”, el cual consiste en construir mediante Drilling and Blasting un túnel de 4,5 x 4,5 metros y 3% de pendiente que cruzará un cerro cuyo punto de salida se encuentra a 2.500 m en dirección SE. La roca, según el Departamento de Geología la roca es de origen sedimentaria, específicamente arenisca, de textura granular media, tamaño de granos de 0,1 mm, 80% de cuarzo y no se presenta agua en las excavaciones.

Para la rainura se utilizarán 2 tiros vacíos y tiros cargados de 3 ½” (en la práctica los tiros cargados de la rainura son de menor diámetro de los tiros vacíos). Los demás tiros serán cargados con ANFO de densidad de 1,2 [gr/cc] en pozos de 38 [mm]. La longitud de perforación se espera sea de 3,4 m y un avance estimado de perforación de 95%.

El diagrama de disparo considera una zona de cuele y contracuele que está definido por el siguiente modelo y parámetros de diseño:

[pic 1][pic 2][pic 3]

Figura 1: Diagramas del frente de perforación.

Fuente: Alfaro, A. (2022). Taller Minero I. Proyectos de perforación open pit and underground.

Tabla 1: Parámetros para la determinación de burden y lado de la sección del cuele y contracuele.

Para el resto del frente de perforación (zapateras, cajas y corona), se parte de la dimensión del Burden "B“ y concentración lineal de carga en el fondo , para el explosivo y diámetro utilizado, con las siguientes fórmulas asociadas:[pic 12]

* [pic 13][pic 14]

 [pic 15]

Donde:

  [pic 16][pic 17]

Tabla 2: Parámetros para determinación de diseño de la malla de perforación sectores adicionales.

Para la evaluación económica, considere un precio puesto en obra de 1.750.000 [USD], una vida útil del equipo de 14.000 horas con un valor de rescate de 17%; una tasa de interés de 16%, pago de seguros de 3% e impuestos de 2,5%.

Recursos necesarios para ejecución:

• Costo de energía eléctrica de 0,11 [USD/KWh].
• Costo de diésel de 5 [USD/gal], requerimiento de 2,5 [gal/hora]
• Costo de neumáticos 600 [USD/unidad] – 4 unidades de vida útil promedio 3.000 horas.
• Costo de aceite hidráulico de 7,5 [USD/gal], rendimiento de 500 horas.
• Costo de un operador por 6,5 [USD/hora] y un ayudante por4,5 [USD/hora].

Aceros de perforación:

• Brocas de 64 [mm] cuyo precio es 450 [USD/unidad] con vida útil de 800 metros perforados.
• Barras cuyo precio es de 380 [USD/unidad] con vida útil de 1.800 metros perforados.
• Shank Adapter cuyo precio es de 275 [USD/unidad] con una vida útil de 3.500 metros perforados.
• Mangos de acoplamiento cuyo precio es 110 [USD/unidad] con una vida útil de 1.500 metros perforados.

1. Equipo de Perforación Subterráneo Más Adecuado:

Consideraciones:

• Tipo de roca: Arenisca de textura granular media, tamaño de granos de 0,1 mm, 80% de cuarzo.
• Diámetro del túnel: 4,5 metros.
• Longitud del túnel: 2.500 metros.
• Pendiente del túnel: 3%.
• Método de excavación: Perforación y tronadura.
• Diámetro de los pozos de perforación: 38 mm.
• Longitud de perforación: 3,4 metros.
• Avance de perforación: 95%.

 El equipo de perforación subterráneo más adecuado para el túnel "El Amanecer" es el Boomer 104.

Justificación:

• Capacidad de perforación: La Boomer 104 es una perforadora jumbo con capacidad para perforar barrenos de hasta 4,5 metros de longitud, lo que cumple con los requisitos del proyecto.
• Tamaño y maniobrabilidad: La Boomer 104 tiene un tamaño compacto y una alta maniobrabilidad, lo que la hace ideal para trabajar en túneles de sección pequeña como el "El Amanecer".
• Sistema de control: La Boomer 104 está equipada con un sistema de control avanzado que permite una alta precisión en la perforación, lo que es esencial para la seguridad y la eficiencia del proyecto.

2. Modelo y Descripción Técnica del Equipo:

Modelo: Boomer 104

Descripción Técnica:

• Tipo de perforadora: Jumbo
• Diámetro de perforación: 38 mm a 64 mm
• Profundidad de perforación: 4,5 metros
• Cobertura de perforación: 360°
• Sistema de control: RCS (Rig Control System)
• Dimensiones: 4,7 x 2,3 x 2,7 metros (largo x ancho x alto)
• Peso: 14,5 toneladas

[pic 54]

3. Proveedor del Equipo:

• Proveedores del Equipo Boomer 104 en Chile:

Epiroc Chile:

• Es el fabricante original del equipo Boomer 104.
• Cuenta con una amplia red de distribuidores y proveedores de servicio técnico en Chile.
• Puede acceder a su página web para obtener más información: https://www.epiroc.com/es-cl

Distribuidores de Epiroc en Chile:

• Finning Sudamérica.
• Comamsa.
• Indumotora: https://www.indumotora.cl/
• IMPSA Chile.

4. Selección del Tipo de Trépano o Bit:

Consideraciones:

• Diámetro del túnel: 4,5 metros
• Tipo de roca: Arenisca de textura granular media, tamaño de granos de 0,1 mm, 80% de cuarzo.
• Diámetro de los tiros cargados: 3 ½” (88,9 mm)
• Diámetro de los tiros vacíos: Mayor a 3 ½” (88,9 mm)
• Longitud de perforación: 3,4 metros

Selección de Trépano Tricono:

se recomienda un trépano tricono de tipo "dientes de carburo" Considerando las características del equipo Boomer 104 y las condiciones del terreno descritas en el problema 1:

...