crateres verticales en retroceso

5/26/2018 Crateres Verticales en Retroceso

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ME

TODOS

DEEX

PLOTA

CION

MINER

A

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFacultad de Ingeniera

Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Geolgica

Docente:Ing. ARMANDO BORQUEZ HUARA

Alumno: Glvez Meja , Eduar

Huaripata Huaripata ,Mariela

Ocon Paico,Victor

Paredes Velsquez , Edwin Osmar

Torres Medina ,Walter


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MEUNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

FACULTAD DE INGENIERA


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INDICE

PgINTRODUCCIN----------------------------------------------------------------------------------------------- 2OBJETIVOS ------------------------------------------------------------------------------------------------------3MARCO TEORICO ---------------------------------------------------------------------------------------------4

1.2 PARTES DE CRTER PRODUCIDO POR VOLADURA ------------------------------------81.3 TEORIA DE LOS CRATERES PRUEBA DE LOS CRTERS ---------------------------------11

DESCRIPCION DE LAS PRUEBAS DE LOS CRATERS1.4 CONDICIONES DE APLICACIN DEL MTODO ---------------------------------------------181.5 DESCRIPCIN DEL MTODO -----------------------------------------------------------------------20

1.5.1 Principales Ventajas Del Mtodo1.5.2 Desventajas Ms Importantes1.5.3 Procedimiento De Preparacin Y Minado1.5.4 Procedimiento De Trabajo1.5.4 Anlisis De Las Variables Del Mtodo Vcr Seguridad del mtodo V.C.R. Longitud del desarrollo con el mtodo V.C.R. Seccin del desarrollo. Flexibilidad en cuanto a cambio de rumbo e inclinacin. Infraestructura: Sostenimiento cuando se usa el mtodo v.c.r.

o Antecedentes generaleso Voladura tipo crtero Geometra de la carga

1.6 MINADO POR VCR EN EL PER -----------------------------------------------------------------------321.6.1 Generalidades

A.- Ubicacin Geogrfica Y Vias De Acceso:B.- Notas Histricas:C.- Geografia Y Geomorfologia:D.- Geologia:

1.6.2 Determinacin de los parmetros de diseo para la ejecucin dechimeneas usando el mtodo vcr.

A.- Pruebas De Los CratersA.1) Eleccin Del Lugar Donde Se Realizaron Las Pruebas:

B.- Determinacin De Los Parmetros De Diseo:1.6.2 Desarrollo De Chimeneas Usando El Mtodo Vcr En CMHSA

A.- Perforacin:II. Instalacin en el terreno.III. Ciclos y rendimientos en la perforacin.

B.- Voladura:I) Explosivos y accesorios utilizados.

II) Secuencia operacional. Taqueo inferior. Carguo. Taqueo superior. Conexin. Rotura de la corona.

1.6.3 Anlisis De Los Resultados Obtenidos

Diseo:Perforacin:Voladura:

CONCLUSIONES --------------------------------------------------------------------------------------------------54BIBLIOGRAFA ---------------------------------------------------------------------------------------------------55


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA



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INTRODUCCIN

Este mtodo es conocido comnmente con el trmino VCR que proviene de "Crter

Vertical en Retroceso cuyo fundamento se basa la teora de crteres.

Este mtodo ha sido reconocido como el desarrollo ms importante de la tecnologa

moderna del minado subterrneo, esto se debe a la introduccin de taladros con

dimetros mayores. Es una aplicacin de la teora de C. Livingston de la voladura por

crteres con cargas esfricas.

Las ventajas del VCR (crteres verticales en retroceso) sobre otros mtodos de

explotacin como shrinkage", minado por subniveles, corte y relleno son las siguientes:

Menor desarrollo, empleo de taladros de grandes dimetros, reduciendo los costos de

perforacin y voladura, uso de cargas esfricas que disminuyen el factor de carga, mayor

seguridad ambiental y operativa. La perforacin voladura, y carguo son operaciones

independientes, mejor fragmentacin, posibilidad de grandes disparos con alta

produccin de mineral.


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OBJETIVOS

1. OBJETIVO GENERAL:

Definir la importancia del minado por crteres verticales en retroceso.

2. OBJETIVOS ESPECFICOS:

Conocer en qu casos se puede utilizar el mtodo de crteres verticales

en retroceso.

Conocer las frmulas ms utilizadas para el clculo de diseo en el

mtodo de crteres verticales.

Dar un alcance de las ventajas as como de las desventajas que

proporciona dicho mtodo con respecto a otros.

Dar a conocer la teora de Livingston. Conocer las principales minas que utilizan dicho mtodo de

explotacin en el Per.


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MARCO TEORICO

1. ANTECEDENTES DEL MTODO "VCR"

Este mtodo fue desarrollado en Canad, conjuntamente entre INCO y la CIL,

compaas productoras de mineral y explosivos por los aos 1977 a 1978 gracias a

los progresos de los equipos de perforacin y las tcnicas de voladura.

El VCR fue estudiado por INCO como consecuencia de los altos costos y baja

productividad en el minado de bloques de mineral y recuperacin de pilares, con el

mtodo de explotacin corte y relleno ascendente y descendente en las minas de

Ontario - Canad; para cambiar esta tendencia, se disea el mtodo que combina las

ventajas de los mtodos masivos con las ventajas del control del terreno de los

mtodos con relleno.

INCO tiene un departamento de investigaciones mineras donde se realizan

investigaciones sobre el control del terreno, mejoras en los mtodos de explotacin y

en desarrollo de equipos, all mismo posee una mina Nopper Cliff-North Mine,

enteramente dedicada a estas investigaciones, la que fue reabierta en 1983, despusde haberla cerrado en 1977 por su alto costo y baja productividad; parte de la mina

est en operacin como modelo de trabajo donde se realizan pruebas a escala de

produccin para proyectos de investigacin.

En esta mina se realiza pruebas del mtodo VCR obtenindose una produccin de 3

000 t/da en tres tajeos. Usando este mtodo en el que no se dejan pilares.

Este sistema de explotacin ha tenido un tremendo impacto en las operaciones deminado incrementando su aplicacin como mtodo de minado masivo, necesitndose

an continuar con las investigaciones para su optimizacin.

Desde el ao 1980 la aplicacin de este mtodo se extendi por las principales minas

de Canad, USA, Australia etc., en el Per el VCR se aplic en la mina Monterrosas en

los aos 1982 a 1985. Para el minado de las vetas de cobre; actualmente algunas

compaas mineras de nuestro medio estn estudiando la posibilidad de aplicarlo, ya

que tienen cuerpos con las condiciones apropiadas que son minados por shrinkage,

subniveles, corte y relleno, etc.


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subniveles, corte y relleno, etc.




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El concepto y desarrollo de las voladuras en crteres dio origen al mtodo VCR. El

cual fue desarrollado por C. W. Livingston (1956). Permiti hace unos aos iniciar

una nueva lnea de estudios para el mejor entendimiento del fenmeno de lasvoladuras y la caracterizacin de los explosivos.

Posteriormente Bauer (196l), Grant (1964) y Lang (1976) entre otros, ampliaron el

campo de aplicacin de esta teora convirtindola en una herramienta bsica de

estudio, tanto en voladura a cielo abierto como en interior mina.

La voladura en crteres se realiza con cargas concentradas, esfricas o cubicas y con

muy buena aproximacin a cargas cilndricas. Cabe mencionar que la suma de lascargas esfricas da una cilndrica que por lo general se emplea en minera

subterrnea, pero a igualdad de carga explosiva, las cargas esfricas tienen mayor

volumen de material roto que las cargas cilndricas.

La configuracin geomtrica de la carga explosiva, est en la relacin

longitud/dimetro de 6/1 que determina el tamao y peso de la carga.

Para entender mejor una voladura en crteres se puede mencionar; que una voladurade crter es un disparo cuando la carga esfrica es colocada y detonada debajo de la

superficie, y que las ondas de choque se extienden en todas direcciones alrededor de

dicha carga, donde el material circundante ser afectado formando un crter; este

mismo efecto, se va a producir si la carga esfrica e coloca dentro del techo del tajeo

obtenindose de este modo crteres invertidos.

En este tipo de voladura se ha encontrado que hay una relacin definida entre la

energa del explosivo y el volumen del material removido o roto, y esta relacin es

afectada significativamente por la profundidad donde se ubica la carga, el

interrogante es encontrar la profundidad ptima donde se coloca el explosivo para

obtener el mayor volumen de roca con una buena fragmentacin. A una menor

profundidad la energa se pierde en el aire, y mayores profundidades solo producir

menor volumen.

En la figura 1 se ilustra la influencia de la energa transmitida a la roca, segn laprofundidad de la carga y el volumen del material roto o removido por la voladura.


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a) Cuando la carga es muy superficial: En este caso la mayor parte de la energa se

transmite a la atmsfera en forma de onda area.

b) Cuando la carga est a una profundidad excesiva: Donde toda la energa se aplica

sobre la roca fragmentndola y produciendo una alta intensidad de vibracin.

c) A profundidad intermedia: En este caso el crter consigue el mayor volumen de

roca removida.


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1.2 PARTES DE CRTER PRODUCIDO POR VOLADURA

En las voladuras con crteres invertidos, las dimensiones de los crteres invertidos,

las dimensiones de los crteres aumentan debido a la influencia de la gravedad y las

caractersticas estructurales de las rocas formndose cavidades alargadas de forma

elpticaque corresponde a las zonas de rotura extrema o tensional.

En los huecos creados se distinguen tres zonas concntricas distintas: el crter

aparente, el crter verdadero y la zona de rotura. Fig. La zona de rotura se subdivide

a su vez en la de rotura completa y la de rotura extrema o tensional. En las voladuras

con frentes invertidos, las dimensiones de los crteres se ven influenciadas por el

efecto de la gravedad y las caractersticas estructurales de las rocas, formndose

cavidades alargadas de forma elptica que corresponden a las zonas de rotura

extrema o " tensional.

En las aberturas creadas se distinguen tres zonas concntricas distintas:

Crter aparente

Crter verdadero

Crter de rotura

Zona de rotura completa.

Zona de rotura extrema o tensional.


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1.3 TEORIA DE LOS CRATERES

Livingston inici una investigacin destinada a establecer el efecto que produce una

determinada carga esfrica a profundidades crecientes en una determinadaformacin, observando que a medida que se aumentaba la profundidad se

incrementaba el volumen del crter de roca fracturada hasta alcanzar un mximo

denominada Profundidad ptima (Do), para luego comenzar a disminuir hasta que

a una profundidad mnima que llamo Profundidad critica (N), no se produce

fracturamiento en la superficie.

A la relacin entre estos dos parmetros los denomin Coeficiente de profundidad

Optima.

Dnde:

Ao = Coeficiente de profundidad ptima.Do = Profundidad ptima (en pies).N = Profundidad crtica (en pies).

Tambin estableci que el volumen de roca fracturado es proporcional a la energa

entregada por el explosivo, y que esta relacin es profundamente afectada por la

ubicacin de la carga respecto a la superficie. Todo lo observado lo resumi en las

siguientes formulas:

Dnde:

N = Profundidad critica o distancia a la que el explosivo apenas puede fracturar la

roca de la cara libre (en pies).

E = Factor energa, adimensional, segn el tipo de explosivo o tipo de Roca.

Ao = Do / N

N = E * W1/3


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W= Peso de la carga (en libras).

Dnde:

A = Relacin de profundidad.Dc = Distancia desde la cara libre hasta el centro de gravedad dela Carga (en pies).N = Profundidad critica (en pies).Luego si se despeja Dc en la ecuacin 3 y se reemplaza el valorde N de la ecuacin 2 se llega a:

La profundidad ptima de la carga, en que maximiza el volumen del crter, se obtiene

encontrando Ao a partir de la ecuacin 1.

Otra relacin importante, es la ecuacin que sirve para describir la accin del

explosivo para fracturar la roca. Esta se expresa a continuacin:

Dnde:

V = Volumen del crter formado por una carga W ubicada a una determinada

profundidad

A = Dc/N

Dc = A * E * W1/3

V/W = E3*A*B*C


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A = Utilizacin de la energa del explosivo.

El valor de A se obtiene de la siguiente formula:

Dnde:

Vo = Volumen del crter formado por una carga W ubicada a la profundidad ptimaDo; Dc = Do.

El mximo de A ser 1 cuando Dc =Do y V = Vo. Es una medida de la parte delexplosivo utilizado en fragmentar.

C = Efecto de la forma de la carga.

El valor de C es la razn adimensional del nivel de energa expresado como unvolumen del crter bajo cualquier condicin al nivel de energa del crter de undisparo bajo condiciones de prototipo (L : D menor o igual a 6 : 1).

B = ndice del comportamiento del material.

B se puede obtener despejando W de la ecuacin 3.2 y reemplazndolo en la ecuacin3.5, de ah se tiene:

A = V / Vo

V/(N3 / E3) =A*B *C * E3

V/N3 =A*B*C

B = (V/N3 )/(A*C)


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Ahora cuando una carga esfrica se coloca en Do, V = Vo y A = C = 1 se tiene:

El ndice del comportamiento del material de acuerdo a Livingston, es una medida de

la parte de la energa del explosivo que se utiliza en el proceso de fracturar,

compactar y deformacin plstica que precede a la fragmentacin.

PRUEBA DE LOS CRTERS

Antes de introducir en extenso el mtodo V.C.R. es necesario realizar pruebas de un

disparo piloto para recopilar informacin sobre el comportamiento de los explosivos

en el o los tipos de roca del yacimiento.

Debido a que el factor E es una constante adimensional que depende de las

propiedades del explosivo y del tipo de roca, es conveniente analizar el explosivo a

utilizar.

En la figura se muestra una curva ideal para el fracturamiento producido por la onda

de choque en funcin de la profundidad de la carga. Se construye una curva de V /

W (nivel energtico) versus Dc / N (razn de profundidad), a partir de pruebas

piloto, esto permite identificar el comportamiento de la fragmentacin de la roca.

B = V / N3 Ecuacin 3.8


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DESCRIPCION DE LAS PRUEBAS DE LOS CRATERS

A continuacin se detallan los pasos a seguir para realizar pruebas de crter y lautilizacin de los datos obtenidos para realizar el clculo y diseo de la malla de

perforacin V.C.R.

GRAFICO (V / W) VERSUS (Dc / N)

V = VOLUMEN DEL CRATER

W = PESO DE LA CARGA EXPLOSIVA

Dc = PROFUNDIDAD DE LA CARGA

N = PROFUNDIDAD CRITICA

Ao = COEFICIENTE DE PROFUNDIDAD OPTIMA

Para determinar la profundidad ptima y la distancia ptima de las cargas, con

respecto a la superficie, se realiza ensayos en los que se debe seguir las siguientes

recomendaciones:

Las pruebas se harn sobre el mismo material, con el mismo explosivo a

emplearse en la produccin, es decir el explosivo, el peso del explosivo y la


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roca tendrn que ser constantes, slo tendr que variar la distancia db a la

que se ubica el explosivo.

Las pruebas se harn sobre el mismo material, con el mismo explosivo aemplearse en la produccin es decir el explosivo, el peso del explosivo y la

roca tendrn que ser constantes, slo tendr que variar la distancia db a la

que se ubica el explosivo.

El dimetro de los taladros deber ser en lo posible mayor o igual a 4

pulgadas.

Los taladros deben ser perpendiculares a la cara libre en lo posible.

La serie de longitudes de los taladros ser lo ms grande posible para

disponer de amplio rango de profundidad de carga.

Las cargas explosivas tendrn una relacin Longitud/Dimetro de 6/1.

La distancia crtica (N) se obtiene por observacin: los crteres son excavados

ymedidos sus volmenes, con los datos obtenidos de la relacin de

profundidad (=db/N) y el nivel de energa (V/W) se grfica la curva.


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Esta curva idealizada, nos muestra la transicin de la zona de prdida de energa

hacia el aire, rango de rotura de volmenes de roca, hasta la regin de la disminucin

del volumen del crter.

Establecida la curva, tornando los datos apropiados de ella, se disea la voladura a

escala de produccin satisfaciendo cualquier demanda, obteniendo tambin la

distancia ptima (do) que da el mayor volumen y fragmentacin requeridos.


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1.4 CONDICIONES DE APLICACIN DEL MTODO

Para la aplicacin del mtodo VCR, fundamentalmente, es necesario tener enconsideracin las caractersticas operacionales del equipo "down the hole" o de

similares caractersticas, por lo que el yacimiento debe ser de gran buzamiento y

potencia.

Las condiciones especficas que debe tener el yacimiento para la aplicacin del

mtodo VCR son:

El yacimiento debe ser de regular potencia, de tal modo que el equipo "down the

hole", pueda perforar por lo menos dos hileras de taladros por seccin y guardar

cierta distancia de los contactos, con la roca encajonante, a fin de evitar la dilucin al

realizar la voladura.

Por ejemplo, dependiendo del tipo de terreno (en cuanto se refiere, a la

dureza y condiciones estructurales), dimetro de perforacin y tipo de

explosivo a usarse; tenemos que para taladros de 6" de dimetro,

considerando una malla de perforacin de 3,0 x 3,0 metros y una distancia

de 1,5 metros, de los contactos, la potencia optima sera a partir de los 6,0 ni,

puesto que potencias menores daran lugar a la dilucin del mineral.

De forma similar, para taladros de 4" de dimetro, considerando tina malla

de perforacin de 1,5 x 1,5 m y a una distancia de 1,0 m de los contactos, la

potencia ptima sera a partir de los 3,5 metros.

La condicin de que el yacimiento debe tener un gran buzamiento, obedece

a que en yacimientos verticales se tendrn ptimos resultados al requerirsemenor nmero de niveles de desarrollo. Puesto que, la altura de los tajeos

estara limitada al alcance de la profundidad de perforacin del equipo

"down the hole", siempre que lo permita estabilidad o competencia de la

roca encajonante.


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Esta condicin, permite que se puedan perforar taladros verticales, ya que es

sabido que la desviacin de perforacin es mnima. A medida que el buzamientodisminuye, se presenta una mayor desviacin de los taladros de perforacin.

Adems, la disminucin del buzamiento, hace que los tajeos sean ms cortos,

requirindose consecuentemente un mayor desarrollo de niveles de perforacin.


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1.5 DESCRIPCIN DEL MTODO

El VERTICAL CRATER RETREAT (VCR) es un mtodo de minado que se basa en la

teora de los crters y consiste, en producir el arranque del material mediante

cargas esfricas. Estas cargas deben ubicarse en taladros verticales o inclinados a

una distancia adecuada de la cara libre.

Explotacin de gradas de retroceso vertical, Vertical Crter Retreat (VCR), es un

mtodo de explotacin que se usa desde hace pocos aos. El principio se basa en

una singular tcnica de voladura, voladura de crter. Dicho mtodo est patentado

en Canad y es similar al de Cmaras Almacn. Consiste en el arranque del mineral

por rebanadas ascendentes mediante el empleo de voladuras en crter. El mineral

fragmentado puede permanecer dentro del hueco creado, al igual que en el mtodo

de cmaras almacn, de forma que se evite el hundimiento de los hastales. Se

extrae tambin desde el fondo de la galera de base a travs de un sistema de tolvas.

Este mtodo utiliza taladros de gran dimetro perforados desde un nivel superior

en toda la longitud de la chimenea, los taladros se cargan y se detonan por

secciones, avanzando desde el nivel inferior hacia el nivel superior. (Figura N 3).

El mineral se excava en subniveles horizontales y las labores de arranque

comienzan desde abajo y avanzan en sentido ascendente.

Los barrenos que llegan a la excavacin, tienen un dimetro de 170 mm. , son

paralelos entre s y se cargan desde la sobreexcavacin con cargas concentradasespeciales, situadas a una distancia fija por encima del frente horizontal inferior de

la galera. La voladura fragmenta el mineral a un tamao tal, que el mismo puede

ser manipulado por cargadores LHD.


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La Explotacin por gradas en retroceso vertical depende en tcnicas de carga y

voladura que otros mtodos de explotacin. Es importante que esta fase de la

operacin sea desarrollada y refinada en la mina para que funcione con seguridad.Una voladura que no rompa la franja completa de mineral puede significar que esa

parte del mineral debe ser sacrificado.

1.5.1 PRINCIPALES VENTAJAS DEL MTODO

o Elimina la preparacin de la chimenea y la roza frontal.

o Mejora la fragmentacin.

o Reduce la dilucin del mineral Puede aplicarse en criaderos que no

aguantan el banqueo.

o Buena recuperacin, dilucin moderada, buena seguridad, costes unitarios

bajos, moderada flexibilidad, buena ventilacin y grado de mecanizacin.

1.5.2 DESVENTAJAS MS IMPORTANTES

Coste de las labores de preparacin, dilucin cuando los hastales son poco

competentes y posibles atascos en conos tolva por sobre tamaos.

Los yacimientos deben tener una potencia mnima 3m, una inclinacin superior a los

50 y contactos claros entre el estril y el mineral.

El mtodo tiene una semejanza al mtodo shrinkage ya que en el minado se realiza

con cortes horizontales que empiezan de abajo y avanzan hacia arriba, el mineralroto se acumula en los tajeos para soportarlos y luego se recupera el mineral desde el

nivel inferior a travs de un sistema de cruceros. Es importante mencionar adems

algunos aspectos tales como:


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o Se utiliza en cuerpos mineralizados que presenten de baja a mediana

competencia y en rocas de mediana competencia.

o

Se utiliza la tcnica de cargas controladas en que el largo de la cargaexplosiva es menor a 6 veces el dimetro de perforacin. Carga

esfrica.

o Este sistema de explotacin requiere la construccin de estocadas y

puntos de extraccin.

La secuencia de construccin es la siguiente:

Nivel de transporte

Arreglo de galeras de produccin

Corte basal

Nivel de perforacin

Perforacin de tiros largos menor a 40 m en caso VCR

Los disparos generan cortes de hasta 3m.

Costo aproximado de 15 - 45 $/tonelada dependiendo si se rellena o

no.

Dilucin 10%.

Recuperacin menor a 80%.

1.5.3 PROCEDIMIENTO DE PREPARACIN Y MINADO

Se desarrolla un nivel superior e inferior a lo largo y ancho de la estructura

mineralizada. El nivel superior que posteriormente servir de nivel de perforacin

con equipos "down the hole" u otro similar tendr una altura adecuada para

acomodar el equipo. El mineral producto del desarrollo, es cargado en el mismofrente por equipos LHD.

El nivel inferior, se perfora tambin a todo lo largo y ancho del mineral para

preparar una cmara inferior de recepcin y extraccin del mineral disparado.


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Paralelamente al nivel inferior en la caja piso se desarrolla sobre estril, una

galera lateral de carga y transporte, con dimensiones apropiadas segn el equipo a

usarse conservando una separacin recomendable de 10 a 20 m.Terminada la galera lateral se comunica esta con la cmara de recepcin, a travs

de cruceros para la extraccin del mineral, la distancia recomendable entre

cruceros es de 15 a 20 m.

El trabajo posterior a las labores indicadas, viene a ser la perforacin de taladros

de nivel a nivel con la mquina "down the hole" con dimetros grandes, La malla de

perforacin est relacionada con el dimetro de taladro y la potencia de la

estructura mineralizada: se procede con la voladura en forma de rebanadas

horizontales o "slides durante el minado.

Fig. 1. VCR Casern Primario.


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Fig. 2. VCR Casern Secundario.

El material disparado cae por gravedad a la cmara inferior y desde los cruceros se

realiza la extraccin por la galera lateral empleando equipos LHD.

1.5.4 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

Una vez que se determina el rumbo e inclinacin de los taladros, se procede a

perforar en toda la longitud de la chimenea a desarrollar, esto se repite hasta

completar la malla de perforacin utilizada. Luego se procede a la voladura.Perforacin:

Las mallas de perforacin utilizan comnmente dimetros de perforacin entre 4 y

6 . Para ejecutar estos taladros largos se necesita un equipo de perforacin

potente que utilice un sistema Down The Hole (DTH), para obtener una adecuada


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utilizacin se le agrega un compresor de alta presin (Booster), que eleva la presin

de la red de 90 p.s.i. a 240 p.s.i.

Voladura:Comprende la siguiente secuencia de carguo. (Figuras N 4 y 5).

o Medida inicial de los taladros.

o Tapar / sellar el fondo de los taladros.

o Cebado y carguo de los taladros.

o Medida de altura de la carga.

o Sellado superior.

o Conexin al tren de encendido en el nivel superior.

fig. N 3 chimenea obtenida usando el mtodo v. c. r.


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Fig. N 4 disposicin de la carga dentro de un Taladro


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Fig. N 5 disposicin de la carga dentro de un Taladro

1.5.4 ANLISIS DE LAS VARIABLES DEL MTODO VCR

Seguridad del mtodo V.C.R.

El personal trabaja en todo momento fuera de la chimenea, con las ventajas que ello

involucra. No se trabaja en ambiente txico, por acumulacin de gases producto de

la voladura.

Longitud del desarrollo con el mtodo V.C.R.


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La longitud mxima que se puede alcanzar esta dentro de los limites ms o menos

de 50 metros a 70 metros. Esta longitud estar limitada por la desviacin de los

taladros, que deben estar en un rango no superior a 1 % de longitud. Seccin del desarrollo.

Las secciones ms utilizadas van desde 2 x 2 metros hasta un dimetro mximo de

5 metros, aunque este lmite puede ser mayor.

Flexibilidad en cuanto a cambio de rumbo e inclinacin.

Poca flexibilidad, debido a que solo es posible variar la seccin inicial mediante

desquinche con taladros largos, pero no el rumbo ni inclinacin.

INFRAESTRUCTURA:

Requiere de una cmara de perforacin en el nivel superior, con dimensiones de

acuerdo al quipo a utilizar y un nivel de llegada para los taladros. Por otra parte

requiere de obreros especializados para el manejo del equipo perforador y

operacin de voladura.

SOSTENIMIENTO CUANDO SE USA EL MTODO V.C.R.

Se utilizar sostenimiento con este mtodo dependiendo del uso que se le destine a

la chimenea. Se deber sostener, si la chimenea ser utilizada para el traslado de

personal, debido a que las altas cargas especficas utilizadas dejan las cajas en mal

estado con tendencia al planchoneo.


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1.5.5 ASPECTOS TERICOS DEL MTODO VCR

o

ANTECEDENTES GENERALESEl concepto y desarrollo de las voladuras llamadas pruebas de los craters atribuido

a C.W.Livingston (1956), permiti hace unos aos iniciar una nueva lnea de estudio

para el mejor entendimiento del fenmeno de las voladuras y la caracterizacin de

los explosivos. Posteriormente, Bauer (1961), Grant (1964) y Lang (1976) entre

otros, ampliaron el campo de aplicacin de esta teora convirtindola en una

herramienta bsica de estudio. Lo que ha permitido el desarrollo de nuevos

mtodos de explotacin de caserones, recuperacin de pilares y construccin de

chimeneas. El mtodo V.C.R. es la aplicacin de los principios de la voladura esfrica

al arranque de mineral en minera subterrnea.

El arranque se consigue detonando la parte inferior de los taladros, aprovechando

las caractersticas de fracturamiento de cargas esfricas y avanzando hacia arriba

en etapas sucesivas.

o VOLADURA TIPO CRTER

Bsicamente consiste en una carga esfrica detonada en un taladro perforado en un

sector donde no exista una segunda cara libre, a una distancia mayor que su radio

de influencia.

o GEOMETRA DE LA CARGA

La geometra y el proceso de fracturamiento en una carga esfrica son diferentes al

de una carga cilndrica. En una carga esfrica, la energa producida por los gases, se

transmiten radialmente hacia fuera del centro de la carga en todas direcciones y se

mueven de acuerdo a un movimiento uniforme y divergente.

Como en la prctica se tiene que utilizar perforaciones cilndricas, y por lo tantocargas alargadas, se investig cual era el efecto de una carga cilndrica, con respecto

al conseguido por otra de igual peso pero esfrica, establecindose que mientras la

relacin largo dimetro (L: D) sea menor o igual a 6, el mecanismo de

fracturamiento y los resultados son prcticamente los mismos.


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Las cargas esfricas han sido utilizadas tradicionalmente en una direccin vertical o

inclinada hacia arriba, para formar un crter hacia una cara libre.

= DIAMETRO DE PERFORACION

L = 6 = LARGO DE LA CARGA

V = VOLUMEN DEL CRATER

W = PESO DE LA CARGA

R = RADIO DEL CRATER

Fig. N 6 voladura tipo crter.


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Fig. N 7 mecanismo de accin de una carga Esfrica.


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1.6 MINADO POR VCR EN EL PER

Durante las ltimas dcadas la minera ha experimentado un creciente desarrollo a nivel mundial.

Las distintas variables que controlan un desarrollo minero han hecho que las empresas que se

dedican a este rubro busquen la manera de disminuir sus costos as como tambin aumentar su

produccin. Para esto han invertido en procesos de mecanizacin y en la bsqueda de nuevos

diseos de labores, los que impliquen una disminucin del tiempo de desarrollo y una

disminucin en los costos operacionales en US$/TM. Hoy en da, en muchos pases del mundo se

utiliza los mtodos del V. C. R. para la construccin de chimeneas y piques. Este concepto de

voladura no es nuevo, ya que fue desarrollado en 1956 por C. W. Livingston basado en la teora

de las cargas esfricas.

Posteriormente Bauer (1961), Grant (1964) y Lang (1976), entre otros, ampliaron el campo de

aplicacin de sta teora, convirtindola en una herramienta bsica de estudio y aplicacin en el

campo. El presente trabajo presenta un estudio detallado de dicho mtodo, sus aspectos

tericos, procedimientos de trabajo, experiencias realizadas en la mina Consorcio Minero

Horizonte, as como tambin un estudio de costos de su aplicacin.

El presente trabajo tiene como objetivo detallar la secuencia operacional para el desarrollo de

chimeneas usando el mtodo del VERTICAL CRATER RETREAT (VCR), y mostrar los resultados

obtenidos en las pruebas realizadas y la implementacin en las minas de CONSORCIO MINERO

HORIZONTE S.A.

1.6.1 GENERALIDADES

A.- UBICACIN GEOGRFICA Y VIAS DE ACCESO: CONSORCIO MINERO HORIZONTE, se

encuentra en el anexo de Retamas, distrito de Parcoy, provincia de Patz, departamento

de La Libertad.

Coordenadas geogrficas:

Latitud: 08 01 50 sur

Longitud: 77 28 45 oeste

Altitud: 2750 msnm.


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B.- NOTAS HISTRICAS: En el periodo preincaico es posible que se hayan explotado algunas

minas en vetas, adems de lavaderos. La regin aurfera de Pataz se encontraba dentro de loslmites de la Cultura Chim, que como es arqueolgicamente conocido, utilizaron el oro

principalmente para artculos religioso-sacramentales.

En los albores del siglo XX el ingeniero Polaco Tarnawiecki se establece en la zona de Parcoy a fin

de realizar diversos trabajos topogrficos y geolgicos, que le permitieron reconocer la

mineralizacin del rea comprendida entre Pataz y el cerro El Gigante.

Desde 1934 hasta 1960, Eulogio Fernandini, fundador del Sindicato Minero Parcoy desarroll en

el rea la mina subterrnea ms grande del pas, la cual se convirti en pionera del proceso de

cianuracin.

El sindicato dej de operar en el ao 60, al agotarse los recursos minerales que poda explotarse

econmicamente con la tecnologa de la poca En 1978, Rafael Navarro Grau y Jaime Uranga

deciden procesar los relaves del rea y fundan el Consorcio Minero Horizonte, a pesar de que


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ellos eran empresarios agrarios y no mineros. Para la realizacin de sus proyectos adquieren los

derechos mineros que correspondan al sindicato y posteriormente tramitan nuevos petitorios.

Actualmente el Consorcio Minero Horizonte posee ms de veinticinco mil hectreas de petitorios

en la zona.

C.- GEOGRAFIA Y GEOMORFOLOGIA: El yacimiento se encuentra emplazado en la vertiente del

flanco occidental de la Cordillera Oriental, perteneciente a la cuenca del Maran. Teniendo una

topografa agreste, con valles agudos y profundos que se formaron segn las corrientes

principales. En la Regin de Pataz, los picos alcanzan alturas de hasta 4,000 m.s.n.m. As, en las

cabeceras de las quebradas principales se observa valles en forma de U, valles colgados,

depsitos glaciricos, formando en la actualidad pequeas lagunas que alimentan los ros que

corren ambas mrgenes de la Cordillera.

D.- GEOLOGIA: Las principales estructuras mineralizadas se orientan segn la direccin de

fallamiento NO-SE y con un buzamiento variable al noreste. Las fracturas pre-existentes a la

mineralizacin han sido rellenadas con cuarzo, pirita, que posteriormente fueron afectadas por

fallas transversales en bloques, esto dio origen a que las vetas presenten modelos tipo rosario,

estas fallas transversales en este depsito es de corto desplazamiento.

1.6.2 DETERMINACIN DE LOS PARMETROS DE DISEO PARA LA EJECUCIN DE CHIMENEASUSANDO EL MTODO VCR.

En la etapa de pruebas para la implementacin de chimeneas con el mtodo del VCR en

Consorcio Minero Horizonte, se desarroll una chimenea en la mina Milagros de seccin 2mx2m,

longitud 64m, inclinacin 75 con fines de chimenea de traspaso.

A.- PRUEBAS DE LOS CRATERS:Para la determinacin de los parmetros tales como burden,

espaciamiento, malla de perforacin se realizaron pruebas de los crters, a continuacin se

describe los resultados obtenidos.

A.1) ELECCIN DEL LUGAR DONDE SE REALIZARON LAS PRUEBAS: El lugar elegido fue el

CX042 en el Nv. 2600 de la Mina Milagros por presentar roca representativa del sector


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donde se realizarn las chimeneas usando el mtodo VCR, se contaba con el espacio

suficiente para las pruebas adems de no interferir con la operacin minera actual.

UBICACIN DE LOS TALADROS PARA LAS

PRUEBAS DE LOS CRATERS


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REPRESENTACION DE LOS RESULTADOS DE LA VOLADURA DE LOS CRATERS

V: Volumen del crter

Dc: Profundidad de la carga N: Profundidad crtica

De la grfica se determina

Profundidad crtica (N) = 11 pies


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CURVA DE COMPORTAMIENTO DE LA VOLADURA

V : Volumen del crter

V: Volumen de la carga explosiva

Dc: Profundidad de la carga N: Profundidad crtica

De la grfica se determina

Coeficiente de profundidad ptima (o=Dc/N) : 0.7

B.- DETERMINACIN DE LOS PARMETROS DE DISEO:

METODO POR VOLUMEN (GRANT)

De la grfica V v/s Dc se determina

Profundidad crtica (N): 240 cm

De la grfica Dc/N vs V/V'

Relacin de profundidad (o): 0.7

Factor de energa (E = N/V'1/3) 19.54

Radio del crater ( R ): 1.50

BURDEN (B = o*E*(V')1/3) 168 cms 1.7 m

ESPACIAMIENTO (E


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MALLA DE PERFORACION

DIAMETRO DE LA PERFORACIN : 4 1/2

EXPLOSIVO : Emulsin Iremita 62 BURDEN : 1.7 m

ESPACIAMIENTO (


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DISPOSICIN DE LA CARGA DENTRO DE UN TALADRO

BURDEN : 1.7 m

INICIADOR : Booster

RETARDO : Fanel N 8


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1.6.2 DESARROLLO DE CHIMENEAS USANDO EL MTODO VCR EN CMHSA

Teniendo en cuenta las consideraciones luego de concluidas las pruebas de los crters, se plane

la ejecucin de una serie de chimeneas usando el mtodo VCR en la Mina Milagros, en la

ejecucin de la primera chimenea se ha tenido inconvenientes operacionales, desviaciones

excesivas de los taladros, dao excesivo a labores cercanas y un accidente fatal por cada de una

persona. Para fines del presente trabajo se describirn las experiencias en la ejecucin de la

segunda chimenea usando el mtodo VCR en Consorcio Minero Horizonte de longitud 64m e

inclinacin 75 ejecutada con fines de echadero; seccin de chimenea 2m x 2m.

PROYECTO DE CHIMENEAS USANDO EL MTODO VCR

NV. 2660 al 2600Mina Milagros

VISTA EN PLANTA


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VISTA EN ELEVACIN

CHIMENEA USANDO EL MTODO VCR EN MINA MILAGROS


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A.- PERFORACIN:

I. Equipo utilizado.

Mustang A-32 (DTH) Atlas Copco

Peso estimado : 4 880 Kg.

Motor : Elctrico

Velocidad de traslado : 2,2 Km./HR.

Pendiente mxima : 35 %.

Torque de rotacin : 388600 Nm

Pull down : 150200 bar

Velocidad de rotacin : 45 - 92 RPM.

Unidad de Compresor, Compresora de alta presin GR-200, presin mxima 200 bar,

600 CFM

Tuberas de alta presin Schedule 40 de 2" de dimetro.

Barras de 3,5 de dimetro por 1 m de longitud, dimetro 89 mm, tipo de rosca

API con hilo de 2 3/8

Brocas de botones de 4"1/8 y 6" de dimetro

Martillo en fondo COP 44 (atlas copco), Martillo en fondo MISSION (sandvik)


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II. Instalacin en el terreno.

Para la correcta instalacin del Mustang se deben determinar 3 parmetros que

definen la correcta posicin del equipo, estos son: Rumbo:El rumbo esta dado por el plano imaginario entre dos plomadas.

Este plano debe ser paralelo al eje de la perforadora.

Inclinacin: La inclinacin se chequea con una brjula, y el ngulo es

medido en el eje de la perforadora con respecto a la horizontal.

Punto de empate: El punto de empate debe quedar 1 m. bajo la

gradiente y es la proyeccin sobre el piso de la plomada colgada de la

plancheta que identifica al taladro.

III. Ciclos y rendimientos en la perforacin.

Mano de obra:

- 01 maestro perforista.

- 02 ayudantes.

Variables operacionales.

- R. P. M. : 16

- Presin de aire : 15 bar

- Baja : 70 lbs/pulg2

- Alta : 240 lbs/pulg2

- Velocidad de penetracin neta : 0.25 metro / min

- Tiempo en perforar un metro : 4 min

- Instalacin : 60 min / taladro

- Desacoplar barras : 2 min / barra

- Acoplar barras : 1 min / barra

Ciclos (corresponde a perforacin efectiva por chimenea), 5 taladros de

64 m cada uno.

- Tiempo de perforacin : 21 horas

- Tiempo acoplar/desacoplar barras : 16 horas

- Tiempo instalacin del equipo : 5 horas

- Tiempo traslado del equipo : 4,0 horas

- Tiempo Total 46 horas


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B.- VOLADURA:

I) Explosivos y accesorios utilizados.

Explosivos: Emulsin Iremita 62: 3 de dimetro por 16 de largo; 4 Kilos. Accesorios: Fanel de 40 y 20 m

- Booster de 1 lb- Cordon detonante 5p- Gua de seguridad de 8.

Varios: Taco de retencin madera 3,5 de dimetro.

- Cordel plstico de 4 mm.- Wincha de 100 m.

II) Secuencia operacional.

Limpieza de taladros.

Se procedi a limpiar manualmente el lugar de trabajo, cuidando especialmente que la boca

de los taladros no quede bloqueado por una roca que pueda caer durante la operacin.

Destranque de taladros.

Si existen taladros tapados, se procede de la siguiente forma:

Lanzar una pata minera, amarrada con una soga a travs del taladro, para golpear en la zona

donde se ha producido el trancamiento del taladro. Si esta operacin no resulta, se proceder

a meter una manguera para inyectar aire a presin, forzando al material que tranca el taladro

a salir expulsado por la presin del aire.

Medida de los taladros.

El carguo comienza con la medicin de todos los taladros. Esta medicin permitir verificar el

avance real del disparo anterior y modificar el largo del taco inferior para regular todos los

taladros a la distancia Do. Esta medida se realiz con una wincha plstica que se introduci

en el taladro con una pequea varilla amarrada en un extremo. Una vez que se lleg al fondo

del taladro, la varilla se atraviesa en la boca del taladro permitiendo la medida. A

continuacin, se baj la wincha permitiendo que la varilla adopte una posicin vertical, y se

sube.


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MEDICIN DE LOS TALADROS


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Taqueo inferior.

El objetivo del taco es el mximo confinamiento a los gases explosivos y prevenir la

rotura o dao de la parte superior del taladro. El taco inferior consiste en un taco deretencin, que se baja hasta la altura ptima, que es la diferencia entre la medida

inicial y el Do. Una vez en esta posicin se procede a sellar con gravilla, que forma una

cua con la parte del taco. En las siguientes figuras se pueden apreciar los diferentes

sistemas de cierre de los taladros.

TAQUEO


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SISTEMA DE CIERRE DE LOS TALADROS

(MITCHELL).


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Carguo.

Se baja el cartucho cebado anterior, como la cola del Fanel no alcanza a dar la

longitud de la lnea descendente se debe prolongar amarrando la cola al cordndetonante. A continuacin, se bajan los cartuchos necesarios para conseguir la altura

de carga, lamentablemente esta es variable (1,0 1,5), debido a que los taladros no

conservan la misma longitud y se nivelan mediante la altura de carga. Por esta razn,

los resultados no son fcilmente comparables.

ESQUEMA DE CARGUIO


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CARGA

Taqueo superior.

Lo ideal es rellenar 1,5 m., por lo menos, sobre la carga para obtener una cara libre

hacia abajo Do que sea menor que la distancia hacia arriba previniendo un posible

soplado del taladro. Algunos autores recomiendan retacar con una longitud de

material inerte de 12 veces el dimetro del taladro. Pero a su vez esto puede

provocar problemas de atascadura que son difciles de solucionar por la cantidadexcesiva de gravilla que tiende a concretar el taladro.El ptimo ser con un relleno

de granulometra y largo tal que no se compacte por efecto del disparo y el peso de la

columna, por ejemplo se recomienda arena fina o agua para evitar el riesgo de

obstruccin.


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Conexin.

La conexin se hace uniendo todas las lneas descendentes que salen de cada taladro,

al tren de cordn detonante mediante un nudo simple, este tren se une finalmente ala gua compuesta (gua lenta).

Rotura de la corona.

La rotura de la corona o pilar pestaa que queda directamente debajo de la galera de

cabeza requiere la ejecucin de voladuras especiales, que pueden disearse

conociendo el avance vertical medio en cada disparo, como gua general pueden

seguirse los siguientes criterios:


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Ciclos y rendimientos en la voladura.

Considerando 3 hombres por chimenea, los tiempos estn dados para el

diagrama de 5 taladros de 4,5 de dimetro.

Limpieza de taladros : 15,0 min.

Soplado de taladros tapados : 60,0 min.

Medicin de taladros : 34,0 min.

Colocacin de tacos y medicin : 75,0 min.

Cebado y carguo de taladros : 28,0 min.

Sellado superior : 7,0 min.

Amarrar el cordn detonante y conectar la gua : 11,0 min.

Total Minutos 230 min.

1.6.3 ANLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

A.- DISEO: De las pruebas de los crters se pudieron determinar algunas mallas tericas

para la voladura usando el mtodo V. C. R. Es por esto, que se recomienda una malla

con 5 taladros de 4,5 de dimetro (para una chimenea de 2 m de dimetro) y cuya

disposicin se puede apreciar en las figuras anteriores.

B.- PERFORACIN: Para ponderar en su real valor la importancia de la perforacin usando

el mtodo V. C. R., se har una breve discusin acerca de la desviacin de los taladros y

sus posibles soluciones.

Influencia del dimetro, longitud e inclinacin del taladro.

En voladura de los crters, la desviacin del taladro es aceptable dentro de rangos

que no deben superar 5 veces el dimetro. Esto indica claramente que a mayor

dimetro se hace menos crtica la exactitud en la perforacin. Aunque no es

posible poner un lmite absoluto en el largo de las chimeneas, la experiencia

sugiere un mximo de 70 m., este rango va ligado fuertemente a la inclinacin y


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se puede decir que a mayor inclinacin, la longitud debe ser menor. Los rangos de

inclinacin deben estar entre 90 a 56 de la horizontal.

Debido a que la carga esttica de la columna de barras produce desviacin de los

taladros y esta, a su vez, esta determinada en gran parte por la inclinacin se

transforma en una variable que debe ser tomada en cuenta al pensar en un

mtodo de taladros largos.

Operacin: Varios son los factores que afectan el grado de exactitud de una

perforacin, entre los que se pueden mencionar:

Empatadura en terreno no compactado. Esto involucra un cierto error en el

emboquillado, que se acostumbra a obviar en buena parte usando una losa de concreto

para la empatadura de los taladros.

Error en el rumbo y/o en la inclinacin. Esto se puede corregir mediante un

procedimiento operacional estandarizado, como el que se describe a continuacin:

a) Instalarse segn rumbo, inclinacin y punto de empate.

b) Instalar gatas de apoyo al techo y piso.

c) Chequear nuevamente el rumbo, inclinacin y punto de empate.

d) Si esta bien empatar, de lo contrario volver al paso b.

e) El empate deber ser sobre un piso competente.

f) Una vez perforado el taladro, se debe chequear la medida y tapar la boca

del taladro.

C.- VOLADURA: Los aspectos mas importantes son la tcnica de taqueo y la

secuencia de salida.

Operacin del taqueo:

El taco inferior no debe exceder el Do (burden ptimo), de lo contrario, se

puede producir una de las siguientes situaciones:


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El taladro sopla, perdiendo avance, al mismo tiempo que el sello superior

se compacta tapando la perforacin con graves problemas operacionales.

Se producen daos en el collar, y una sobreexcavacion en el piso que

dificulta la operacin normal de voladura.

La falta de taco superior influye negativamente ya que no permite un buen

confinamiento de la carga explosiva as como una transmisin no deseada

de la onda de choque hacia el nivel superior, produciendo dao y

fracturamiento en el collar de la chimenea.


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CONCLUSIONES

El mtodo de explotacin VCR es un mtodo masivo de gran escala, basado en

la teora de voladura de crteres empleando cargas esfricas.

Es un mtodo que consiste en el arranque del mineral por rebanadas

ascendentes mediante el empleo de voladuras en crter.

Para poder desarrollar dicho mtodo, los yacimientos deben tener una

potencia mnima 3m, una inclinacin superior a los 50 y contactos claros

entre el estril y el mineral.


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BIBLIOGRAFA

Peters. W.C. 1978. Exploration and Mining Geology. John Wiley & Sons. 696 pp.

Thomas. L.J. 1979. An Introduction to Mining. Methuen. Sidney. 471 pp.

Rossi. G. 1990. Biohydrometallurgy. Mc Graw - Hill. GmbH. Hamburgo. 609 pp.

Universidad Nacional San Luis Gonzaga. Geologa, Minera y Metalurgia del

Oro

Unin Espaola de Explosivos. Gua Prctica de Voladuras.

Carlos Lpez Jimeno. Manual de Evaluacin y Diseo de Explotaciones

Mineras.

Instituto Tecnolgico Geominero de Espaa. Manual de Perforacin y

Voladura de Rocas.

Instituto de Ingenieros de Minas del Per. Curso Corto Sobre: Tcnicas

Modernas de Perforacin y Voladura.


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crateres verticales en retroceso

Documents

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desarrollo de chimeneas

desarrollo ms importante

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