modelamiento de vibraciones - mina coipa

ASP BLASTRONICS S.A General del Canto 105, Of. 401, Santiago. Fono: (56) (2) 235 3916, Fax: (56) (2) 236 4633

“Monitoreo y Modelamiento de Vibraciones para el Control del Daño en

Mina Coipa”

Preparado por : ASP BLASTRONICS S.A. Para : COMPAÑÍA MINERA MANTOS DE ORO MINA COIPA

Agosto - 2000


“Monitoreo y Modelamiento de Vibraciones para el Control del daño en Mina Coipa”

REALIZADO POR : ASP BLASTRONICS S. A. Ing. Carlos R. Scherpenisse O. Ing. Roberto A. Gómez S. PARA : COMPAÑÍA MINERA MANTOS DE ORO MINA COIPA

Agosto - 2000


CONTENIDO

1.- INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................................... 1

2.- OBJETIVOS ................................................................................................................................................................ 1

3.- ANTECEDENTES ...................................................................................................................................................... 1

3.1.- METODOLOGÍA DE TRABAJO ................................................................................................................................. 1

3.2.- DESARROLLO DEL ESTUDIO .................................................................................................................................. 2

3.3.- MEDICIÓN Y ANÁLISIS DE NIVELES DE VIBRACIÓN ............................................................................................. 3

3.4.- MEDICIONES VP (CROSS HOLE) ........................................................................................................................... 7

3.4.1.- Metodología y Trabajo en Terreno. ................................................................................................................ 7

3.5.- MODELOS GENERALES .......................................................................................................................................... 9

3.5.1.- Aplicación del Modelo “Devine” .................................................................................................................. 10

3.5.2.- Aplicación del Modelo “Holmberg & Persson”........................................................................................... 10

3.6.- VELOCIDAD DE PARTÍCULA CRÍTICA ................................................................................................................... 11

4.- CUÑA .......................................................................................................................................................................... 14

4.1.- MODELO DEVINE EN CUÑA RAJO COIPA NORTE ................................................................................................ 15

4.2.- MODELO HOLMBERG & PERSSON EN CUÑA RAJO COIPA NORTE ...................................................................... 16

4.3.- ÁBACOS DE DISEÑO ............................................................................................................................................ 17

4.4.- CROSS HOLE ........................................................................................................................................................ 18

4.5.- APLICACIÓN DEL MODELO DE H&P ................................................................................................................... 20

4.6.- DISEÑO FINAL ...................................................................................................................................................... 22

4.7.- ANÁLISIS DE RETARDOS Y SISTEMAS DE INICIACIÓN ......................................................................................... 23

4.7.1.- Curvas de desviación Estándar ..................................................................................................................... 23

5.- PRUEBA ESPECIAL CUÑA (COTA 4280) .......................................................................................................... 26

5.1.- MODELO DEVINE EN PRUEBA ESPECIAL ............................................................................................................. 29

5.2.- MODELO HOLMBERG & PERSSON EN PRUEBA ESPECIAL ................................................................................... 30

5.3.- EFECTOS DEL PRECORTE COMO FILTRO DE VIBRACIONES .................................................................................. 32

5.4.- CROSS HOLE ........................................................................................................................................................ 33

6.- RAJO COIPA NORTE ............................................................................................................................................. 34

6.1.- RAJO COIPA NORTE ZONA SUR .......................................................................................................................... 34

6.1.1.- Modelo Devine en rajo Coipa Norte Zona Sur ............................................................................................. 35

6.1.2.- Modelo Holmberg & Persson en rajo Coipa Norte Zona Sur ...................................................................... 36

6.1.3.- Ábacos de Diseño ........................................................................................................................................... 37


6.1.4.- Cross Hole ...................................................................................................................................................... 38

6.1.5.- Aplicación del Modelo de H&P .................................................................................................................... 39

6.2.- RAJO COIPA NORTE ZONA NORTE ...................................................................................................................... 41

6.2.1.- Modelo Devine en rajo Coipa Norte Zona Norte ......................................................................................... 42

6.2.2.- Modelo Holmberg & Persson en rajo Coipa Norte Zona Norte .................................................................. 43

6.2.3.- Ábacos de Diseño ........................................................................................................................................... 44

6.2.4.- Cross Hole ...................................................................................................................................................... 45

6.2.5.- Aplicación del Modelo de H&P .................................................................................................................... 46

6.3.- DISEÑO FINAL ...................................................................................................................................................... 48

6.3.1.- Diseños de Perforación ................................................................................................................................. 49

6.3.2.- Problemas de Precisión en Perforación ....................................................................................................... 49

6.3.3.- Retardos y Secuencias de Iniciación ............................................................................................................. 51

6.3.4.- Secuencia Tronadura de Contorno ............................................................................................................... 51

6.3.5.- Sobrequebradura y Daño .............................................................................................................................. 51

6.3.6.- Eficiencia del Precorte .................................................................................................................................. 51

7.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ..................................................................................................... 53

Informe Final a Mina Coipa ASP Blastronics S. A., Agosto-2000

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1.- INTRODUCCIÓN El presente documento, corresponde al informe final del denominado “Monitoreo y

Modelamiento de Vibraciones para el Control del daño en Mina Coipa”, preparado para Compañía minera Mantos de Oro Faena Coipa, y contiene la descripción de las técnicas, metodología y diseños preliminares aplicados al sector cuña, además del análisis y monitoreo de las tronaduras efectuada en la cuña y rajo Coipa Norte por los especialistas de ASP Blastronics, en el período correspondiente de Noviembre de 1999 a Junio de 2000.

2.- OBJETIVOS

Entre los objetivos principales de ésta asesoría, según lo descrito en la propuesta

original, está el de establecer modelos confiables para la predicción de la vibración, orientados a evaluar el efecto de las tronaduras en el daño a nivel de banco y su influencia en la desestabilización de las cuñas en el rajo Coipa Norte.

3.- ANTECEDENTES

3.1.- Metodología de Trabajo

La propuesta técnica que dio origen al contrato, involucra la realización de una

campaña de monitoreo de vibraciones por tronaduras y establecer modelos con la finalidad de realizar un control del daño en Mina Coipa.

El cumplimiento con la meta descrita anteriormente, involucra una series de pasos,

tales como:

Medición de vibraciones de tronadura, para cuantificar el comportamiento de la vibración con distancia y carga.

Realizar mediaciones de Velocidad de onda de partículas, para determinar el posible daño que se estaría generando los actuales diseños.

Producir un ajuste estadístico o modelo de ecuación que describe dicho comportamiento.

Con los modelos de vibración, producir ábacos de diseño para usar como guía en el proceso de diseño de tronaduras en un macizo rocoso conocido.

Calibración de los modelos de vibración para permitir su uso confiable.

Aplicación integral de los modelos para evaluar las implicaciones de cambios en diseño de tronadura para satisfacer los requerimientos.

Establecer Criterios de Daño por sectores.


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Para el monitoreo se utilizaron sensores del tipo geófonos en arreglo triaxial (longitudinal, transversal y vertical), con respuesta de frecuencia desde 28 Hz y sensibilidad de 2.86 mV/mm/s, un Sismógrafo Modelo Blastronics BMX de 9 canales y adicionalmente un Micro Monitor uMX. Los sensores (geófonos), fueron instalados dentro de perforaciones de 5” adheridos mediante una lechada de cemento, de tal forma que la vibración registrada refleje exactamente lo recibido en esos lugares.

El primero de estos equipos incluye un computador para el almacenamiento y

procesamiento de las señales capturadas. Las señales medidas, corresponden a la velocidad de partícula que se expresa en (mm/s) en función del tiempo, estas señales además pueden ser expresadas en términos de Aceleración y Frecuencia de Vibración.

3.2.- Desarrollo del Estudio

Como uno de los primeros pasos en el desarrollo de este estudio de monitoreo de

vibraciones y control de daños, fue el de ubicar los puntos más conflictivos, donde las tronadura deberían tener el mayor control, para lo cual, con el apoyo de geología se determinó que además del área de la cuña (prioridad del estudio), existen 2 sectores que pueden ser considerados como de cuidado, estos son la zona centra del Rajo y el sector denominado Fase 3, en este último sector no se realizaron monitoreos de vibraciones por lo que no se posee ningún tipo de información concluyente.

Con toda información disponible, la siguiente metodología de trabajo, fue aplicada

de igual forma a los sectores de la Mina en los cuales se logro instrumentar.


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3.3.- Medición y Análisis de Niveles de Vibración Antes de intentar controlar o modelar un fenómeno cualquiera, en este caso

particular el de la vibración producida por la detonación de una serie de cargas explosivas en una tronadura, es de la mayor importancia poder medir en forma precisa y reproducible dichas vibraciones en el mismo lugar o terreno en el cual se desea desarrollar el modelo.

En la campaña de monitoreo se emplearon geófonos en arreglos triaxiales a

diferentes distancias de las cargas más cercanas en las distintas tronaduras monitoreadas, en la Tabla Nº3.1 y Figura Nº3.2 se muestra un resumen de la posición de estos. La señal detectada por los geófonos es transmitida por cable al Monitor de Vibraciones Blastronics BMX. La información recolectada es grabada en archivos digitales los que posteriormente son analizados para identificar diferentes aspectos de la señal, como son los tiempos de arribo, los peak de amplitud de la vibración y frecuencia. La Figura Nº3.1, muestra un registro típico de vibración expresado en sus 3 componentes (radial, transversal y vertical) más el vector suma. Estos datos forman la materia prima para el proceso de modelamiento que sigue, como es, el desarrollo de modelos cuantitativos y confiables necesarios como una herramienta de diseño a aplicarse en forma rutinaria.

Geo9-R

Time (seconds)

Geo9-T

Time (seconds)

Geo9-V

Time (seconds)

Vector Sum

Time (seconds)

Tronadura Prueba Especial Con Precorte Banco 4270 (16/06/2000)

CONPC_CN.QWF

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-2000

-1000

0

1000

2000

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-2000

-1000

0

1000

2000

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-2000

-1000

0

1000

2000

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

Figura Nº3.1


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Figura Nº3.2

Tabla Nº3.1

Geófono Banco Este Norte Cota

Geófono 1 472990.74 7036677.40 4320.35

Pozo Sur 472989.83 7036674.54 4320.35

Pozo Norte 472991.64 7036680.26 4320.35

Geófono 2 473080.10 7036407.80 4219.91

Pozo Sur 473081.23 7036405.08 4219.92

Pozo Norte 473079.60 7036411.12 4220.00

Geófono 3 4210 473078.34 7036452.50 4220.48

Geófono 4 4210 473084.86 7036452.36 4220.09

Geófono 5 473172.41 7036672.90 4220.47

Pozo Sur 473171.05 7036670.10 4220.43

Pozo Norte 473173.48 7036675.60 4220.34

Geófono 6 473020.86 7036700.00 4300.38

Pozo Sur 473020.44 7036697.00 4300.27

Pozo Norte 473021.40 7036703.00 4300.47

Geófono 7 473190.25 7036675.21 4201.44

Pozo Sur 473189.46 7036672.35 4201.20

Pozo Norte 473191.07 7036678.16 4201.41

Geófono 8 473138.23 7036403.40 4180.96

Pozo Sur 473140.65 7036401.00 4180.95

Pozo Norte 473135.93 7036405.40 4181.08

Geófono 9 473036.11 7036715.04 4280.20

Pozo Sur 473035.34 7036712.31 4280.13

Pozo Norte 473036.88 7036717.83 4280.19

4290

4190

4170

4270

4310

4210

4210

Pocicion de todos lo geófonos Monitoreados


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La estrategia de monitoreo se orientó a los sectores considerados de más cuidado dentro de todo el rajo y en el caso particular de la cuña este se centró en las vecindades del desprendimiento de la cuña, realizando monitoreos a tronaduras típicas y para el caso del monitoreo en el ultimo banco de la cuña, este consistió de una prueba especial realizadas con el fin de determinar el efecto del precorte como filtro de velocidad de partículas. La Figura Nº3.3 muestra un zoom del lugar donde se realizó dicha prueba especial.

Figura Nº3.3

En la Figura Nº3.4 y la Tabla Nº3.2, se muestra un resumen con las Distancias y

Vibraciones registradas para las tronaduras de producción monitoreadas en roca, algunas de las cuales fueron consideradas como representativas para la generación del modelo de propagación.


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Figura Nº3.4

Tabla Nº3.2

Tronadura Fecha Posición Posición Kilos PC NºPozos Distancia Vib. Sum Archivo

Tronaduras Monitoreo Heet-Anfo Prod Buffer [mts] [mts] [mm/s] QWF

T 101 24/11/99 4310 Superficie 2205 4*4 3*3.5 1.5 185 75.8 132.4 COIPAN#1

T 102-103 08/12/99 4310 Geófono 1 2291-1146 4*4 3*3.5 1.5 95 38 616 CUNA8121

T 1-11 08/12/99 4200 Geófono 1 13949 7*7.5 - - 47 332 5.83 COIP8123

Superficie - 10.04

Geófono 1 - 3.59

Superficie 13

Geófono 1 13.14

Superficie 17.22

Geófono 1 1.66

T 100-101 25/01/00 4290 Superficie 6104 4*4 - - 108 16 463 CUNA2512

T 109 02/02/00 4290 Geófono 6 774 4*4 3*3.5 1.5 51* 6* 882 1942902

T 107 sin PC 16/06/00 4270 Geófono 9 471.6** ** 3*3.5 1.5 5** 7.48** 1038 SINPCON1

T 107 con PC 16/06/00 4270 Geófono 9 471.6** ** 3*3.5 1.5 5** 8.82** 585 CONPCCN1

T 34 13/01/00 4200 Geófono 2 6930-8730 7*7.5 - - 38 98.3 24 344200#1

Geófono 2 8.38 1051

Geófono 3 43.95 59.9

T 32 Geófono 2 5675-5780 5*5.5 3.5*4 1.5 5.37

T 27 Geófono 4 1206-879 5*5.5 3.5*4 1.5 3.86

T 13 Superficie 4039-2941 7*7 - - 51 204 18.62

Geófono 3 5.18* 1167

Geófono 4 6.69* 886

T 42 21/01/00 4210 Geófono 4 2105-1976 5*5.5 3.5*4 1.5 52 14 32.9 424220#1

T 46 26/01/00 4210 Geófono 5 3319-2142 5*5.5 3.5*4 1.5 89* 10.23* 813 464220#1

T 33 03/02/00 4210 Geófono 5 2205-2889 5*5.5 3.5*4 1.5 41* 6.08* 704 334220#1

T 43 24/04/00 4190 Geófono 7 7350* 4*4 3*3.5 1.2 95* 6.69* 781 434190#1

T 02 19/05/00 4170 Geófono 8 4292-4240* 4.5*5 3.5*4 1.2 175* 6.62* 1310 014180#1

T 04 02/06/00 4170 Geófono 7 - 4.5*5 3.5*4 1.2 *** 54 98 CN0206#1

T 14-15 14/06/00 4160 Geófono 7 33496-15168 *** *** *** *** 44 39.04 CN1406R1

Nota: * Correponde a datos usados realmente para el modelamiento.

** Prueba especial

*** No se posee información

-

Mina Coipa, Julio 2000. ASP Blastronics S. A.

Resumen de Tronaduras Monitoreadas

103

54.5

225.7

241

Rajo

Malla

***

Cuña

T 30-34 *** ***14/12/99 ***

Tron181118/01/00 4200

T 119-120

T2 f3 7*7.5 - -

5*5.5 3.5*4

07/01/00 4310

4310

430007/01/00

451

COIP1411

CUNA0703

CUNA0704

***

100

40

4*4 3*3.5 1.5

T 40 13/01/00 4210 404220#12034-1050 1.5 55

414220#1T 41 20/01/00 4210 2440-1460 5*5.5 3.5*4 1.5 67*


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3.4.- Mediciones VP (Cross Hole) La medición cuantitativa de los cambios en la condición estructural del macizo

rocoso, ofrece un valioso aporte en la evaluación de estrategias de diseño geomecánico y el daño inducido por tronadura.

A fin de evaluar el monto en que cada uno de estos mecanismos influye en el daño,

se hace uso de la técnica de sísmica de "cross-hole", que es capaz de medir en forma directa y cuantitativa la condición del macizo rocoso y caracterizarlo a través de los valores de la velocidad de propagación de las ondas sísmicas compresionales (Vp) o velocidad sónica de la roca.

La velocidad de propagación de las ondas sísmicas en un medio rocoso está

asociada directamente con la calidad geomecánica de la misma. En efecto, la velocidad de las Ondas-P que atraviesan un volumen de roca o suelo está determinada por las características geomecánicas, geométricas y estructurales del medio.

De la teoría de propagación de ondas elásticas, se obtiene la relación entre la

velocidad de propagación y las constantes elásticas. Así, la velocidad sónica está relacionada directamente con la calidad mecánica del macizo rocoso y es función de los parámetros: Módulo de Young (que caracteriza la elasticidad del material), la Densidad de la roca (medida de la masa por unidad de volumen) y de la Razón de Poisson (que es una medida de la fragilidad del material).

Cabe destacar, sin embargo, que la dependencia entre la velocidad de propagación

de las ondas sísmicas y las características del medio es más compleja, siendo influida además por otros factores tales como:

- Fracturamiento de la roca (RQD y FF) - Estado Tensional - Estructuras y fallas - Composición litológica (heterogeneidades y anisotropías) - Contenido de Humedad. Estos factores, a su vez, influyen en las características elásticas de la roca, y por

ello que normalmente los ensayos de laboratorio, donde se miden en testigos las constante elásticas, ya sea dinámicas o estáticas, fallan (o adolecen) en describir adecuadamente el medio real. Se hace por lo tanto, necesario determinar in situ las propiedades medias en volúmenes de roca mayores que los testigos, esto sólo es posible mediante exploración sísmica.

3.4.1.- Metodología y Trabajo en Terreno.

La adquisición de los datos geosísmicos se realizó por el método de Cross Hole, en

virtud del cual se posicionó las fuentes sísmicas y los detectores (geófonos) a igual profundidad en hoyos cercanos entre sí, midiendo la propagación de las señales sísmicas entre el punto de impacto y los geófonos. Tanto antes como después de cada tronadura, se realizaron mediciones sísmicas dispuestos en forma paralela a la última fila de tiros.


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En la Tabla Nº3.3 siguiente se muestra un resumen de todas las pruebas de VP que se realizaron en todo el proyecto:

Tabla Nº3.3

Tronadura Fecha Posición Posición APD VP Antes Vibración Max VP Después Perdida Archivo

Tronaduras Monitoreo [g] [m/s] [mm/s] [m/s] % QWF

T 103 07/12/99 4310 Geófono 1 450 643.9 *** 591.3 -8.17 CROS7121

T 109 02/02/00 4300 Geófono 6 225 715.2 882* *** *** CROS0121

T 107 14/06/00 4280 Geófono 9 450 1889.9 1038** 1736.9 -8.10 CROCUÑA1

T 40 10/01/00 4220 Geófono 4 225 2233.1 1051* 1381.4 -38.14 CROS0701

T 46 26/01/00 4220 Geófono 5 225 3962.2 813* 3321.3 -16.18 CROS46A1

T 02 19/05/00 4180 Geófono 8 450 3236.5 1310* 2550.9 -21.18 CROSG8A1


** Prueba especial

*** No se posee información

Rajo

Mina Coipa, realizado por ASP Blastronics S. A.

Cuña


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3.5.- Modelos Generales Un elemento importante en el proceso de evaluación y optimización de la operación

de tronadura, es poder predecir a través de un modelo, las consecuencias y beneficios al introducir distintos cambios en los parámetros más relevantes, sin que ello deba necesariamente tener que realizar a escala real. Se pueden distinguir distintos enfoques asociados al modelamiento de vibraciones, los cuales tienen como objetivo final predecir los niveles de vibración en un punto específico de acuerdo a un diseño de tronadura dado.

Varios son los modelos experimentales que representan la velocidad de partícula en

función del explosivo detonado y la distancia a la que se registra dicha detonación. Entre los más conocidos se encuentran el Modelo General (ecuación 3.1) y el de Regresión Múltiple, el cual no considera una simetría de carga particular y utiliza la expresión descrita por la ecuación 3.2.

V K D (3.1)

Donde: V = Velocidad de Partícula (mm/s) D = Distancia Escalar K = Factor de Velocidad

= Factor de Decaimiento

V = K * -d * W (3.2)

En la ecuación 3.1, el término "D" o distancia escalar, da cuenta de la influencia de

la distancia en [m] y la cantidad de explosivo detonada en forma instantánea en [Kg.]. Teóricamente, el criterio que mejor representa el comportamiento de la vibración generadas por el tipo de cargas explosivas usadas en tronaduras de rajo abierto, es el de DEVINE (ecuación 3.3), puesto que al utilizar cargas explosivas con geometría cilíndricas, se tiene que las distancias deben ser corregidas por la raíz cuadrada de la carga.

V = K d

W

1/*

2

(3.3)

En la ecuación 3.2 y 3.3, "W" corresponde a la carga detonada en forma

instantánea en kilogramos y "d" la distancia a la cual se cuantifica la velocidad de partícula. Teóricamente, éste criterio es el que mejor representa el comportamiento de la vibración, para el campo lejano (aproximadamente d > 3 largo de la carga), generadas por el tipo de cargas explosivas usadas en tronaduras a rajo abierto.


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3.5.1.- Aplicación del Modelo “Devine” El análisis de los registros de vibraciones, permiten conocer la velocidad de partícula

que genera cada carga o grupos de cargas en la tronadura y posteriormente agrupar estas por sectores. Fue así, como se obtuvieron datos de velocidad de partícula, distancia y carga por retardo en cada una de los sectores, a las que se ajustó posteriormente la ecuación del modelo propuesto por Devine.

Una vez determinada la ecuación de comportamiento de la vibración, fue ajustada a

objeto de establecer un modelo más representativo y confiable. La corrección en cuestión consistió en desplazar paralelamente el modelo obtenido, de modo de cubrir un número mayor de puntos recogidos en terreno. Este modelo es el denominado en tablas y gráficas como el “Modelo Ajustado”.

Este proceso de ajuste no significa cambiar los valores de los datos recogidos en

terreno, sino darles una interpretación estadística más conservadora y por lo tanto, más segura. El modelo propiamente tal, que se genera vía el ajuste estadístico describe la condición media de la población de datos, es decir, el 50% de los datos se ubicarán por debajo de la curva que representa el modelo y los 50% restantes se encontrarán sobre la curva. Matemáticamente esto está correcto, sin embargo, significa que existe una probabilidad de 50% que una carga explosiva producirá un nivel de vibración que supera a lo predicho por el modelo, situación que deja inútil el modelo para propósitos prácticos, particularmente para diseños orientados a controlar la vibración máxima, la cual provoca el daño. La solución se encuentra en desplazar el modelo hasta que sus predicciones cubran una mayor cantidad de datos de terreno, en rangos que oscilan entre un 80% y 95%, haciendo más confiable y segura la estimación de vibraciones.

3.5.2.- Aplicación del Modelo “Holmberg & Persson”

El análisis de los registros de vibraciones, permiten conocer la velocidad de partícula

que genera cada carga o grupos de cargas en la tronadura. Fue así como se obtuvieron datos de velocidad de partícula, distancia y carga por tiro, a la que se ajustó posteriormente la ecuación del modelo propuesto por Holmberg & Persson.

Una vez determinada la ecuación de comportamiento de la vibración, fue ajustada a

objeto de establecer un modelo más representativo y confiable. La corrección en cuestión consistió en desplazar paralelamente el modelo obtenido, de modo que cubriera un número mayor de puntos recogidos en terreno. Este modelo es él denominado en tablas y gráficas como el “Modelo Ajustado”.

PPV K

dh

R R Tan x

H

02

02

2

0

/ (3.4)

Donde, K, y son las mismas constantes que se muestran en la ecuación 3.2

(modelo multivariable tradicional), a excepción de que que representa la densidad de carga lineal en le pozo, expresada en Kg./m..


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Es importante destacar, que en esta ecuación para el campo cercano, la densidad

de carga lineal o concentración de carga por metro, , es el parámetro que determina el nivel de vibración inducida y no la carga total ni el factor de carga. La concentración de carga lineal o densidad de carga, es controlada por una combinación del diámetro de la perforación, la densidad del explosivo y la potencia en peso del explosivo.

Cabe mencionar que al calibrar este modelo a las condiciones de terreno, es factible

utilizar el modelo para estudiar alternativas en diseño de la tronadura para cumplir con varias exigencias como por ejemplo reducir el nivel de daño ocasionado por vibraciones.

3.6.- Velocidad de partícula crítica Los altos niveles de vibración producidos por tronaduras pueden dañar al macizo

rocoso, produciendo fracturas nuevas o extendiendo y dilatando fracturas existentes. La vibración en este contexto, puede ser considerada como un esfuerzo o deformación del macizo rocoso.

Con bajos niveles de vibración, tales como los presentes a grandes distancias desde

las tronaduras, los niveles de deformación son muy pequeños para inducir el fracturamiento al macizo rocoso. A menores distancias, las vibraciones son suficientemente altas para extender las fracturas preexistentes, pero insuficientes para inducir nuevo fracturamiento. Muy cerca de las cargas explosivas, sin embargo, los niveles de vibración son lo suficientemente altos como para producir diferentes grados de fracturamiento a su alrededor.

La velocidad vibracional de las partículas, frecuentemente es relacionada con su

habilidad para inducir nuevo fracturamiento, a través de la relación entre velocidad de partícula y deformación de partícula, válido esto para una condición de roca confinada en la vecindad inmediata a las cargas explosivas, en donde el impacto de la tronadura es más intenso y los niveles de esfuerzos inducidos son similares a los esfuerzos necesarios para la fragmentación de la roca. Dada ésta relación con la deformación, es que el análisis de velocidad de partícula tiene la cualidad de ser un buen método para estimar el grado de fracturamiento inducido por la tronadura.

De acuerdo a lo indicado:

PPV

VP

(3.5)

Esta ecuación presenta la relación entre la Velocidad de Partícula PPV, la

deformación inducida , para un roca con Velocidad de la Onda de Compresión Vp. Esta

ecuación supone una elasticidad lineal del material a través de la cual la vibración está propagándose, y hace una estimación razonable para la relación entre la roca fracturada y la vibración inducida.

De la Ley de Hooke y asumiendo un comportamiento elástico, la Velocidad de

Partícula Máxima, PPVmáx, que puede ser soportada por la roca antes de que ocurra la


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falla por tensión, es estimada conociendo la Resistencia a la Tracción (t), el Modulo de

Young Dinámico E, y la Velocidad de propagación de la Onda P, Vp, usando la ecuación:

E

pVtmaxPPV

(3.6)

En función de los antecedentes proporcionados a ASP BLASTRONICS por Mina

Coipa, se empleó esta ecuación para estimar en primera aproximación la Velocidad de Partícula Máxima o Crítica para el todo los tipos de roca presente en Coipa Norte. En la tabla siguiente, se resumen los datos utilizados para el cálculo de la Velocidad de Partícula Crítica.

Tabla Nº3.4 : Parámetros geomecánicos del Rajo.

PARÁMETROS Zona Sur Grupo E

Zona Norte Grupo E

Cuña Grupo B

Resistencia a la Compresión (MPa) 33 33 18 Resistencia a la Tracción (MPa) 6.06 6.06 5.30 Densidad (g/cc) 2.23 2.23 1.79

Razón de Poisson 0.11 0.11 0.10 Módulo de Young dinamico (GPa) 17.65 17.65 12.89 Velocidad de Onda-P, Vp (m/s) 3756.63 3756.63 2864.71

En la Tabla Nº3.5, se presentan los resultados del cálculo del PPVc (Velocidad de Partícula Peak Crítico), definido como el nivel sobre el cual se generará un daño incipiente, y una estimación del nivel en que se produce un daño más intenso, para lo cual se emplea frecuentemente un valor aproximado a 4 veces el nivel para el inicio del daño (4 x PPVc).

Tabla Nº3.5 : Rangos de Velocidad de Partícula Crítica y Tipo de Daño.

RANGOS DE VIBRACIÓN CRÍTICA

Zona Sur Zona Norte Cuña TIPO DE DAÑO

Mayor que 4*PPVc 5158 5158 4707 Intenso

Fracturamiento

Mayor que 1*PPVc 1289 1289 1177 Creación de

nuevas Fracturas

Mayor que ¼*PPVc 322 322 294 Extensión de

Fracturas Preexistente

Los valores de Velocidad de Partícula Crítica calculados en la Tabla Nº3.5, son

producto de las características físicas de la roca y la precisión en su estimación depende de la calidad y cantidad de los datos de ensayos ocupados en su calculo, recordándose que


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sigue siendo una estimación y deben constantemente ajustarse con mediciones en terreno, que den cuenta cuantitativamente del daño y que permitan establecer con mayor precisión e in-situ, la capacidad de macizo rocoso para soportar niveles de vibración en el rango estimado.

Los niveles de Velocidad Partícula Crítica entregados en la Tabla Nº3.5, pueden

diferir de los mencionados habitualmente en la literatura técnica al respecto. Estas diferencias refleja la gran importancia que tiene establecer para cada tipo de macizo rocoso en particular los límites de daño, los que están directamente relacionados con sus propiedades geomecánicas y por tanto deben ser estimados en forma independiente no sólo en cada mina si no en cada dominio geomecánico de la misma.

Los valores de Velocidad de Partícula Crítica aquí calculados, tienen sólo el carácter

referencial deben ajustarse con mediciones más detalladas que permitan establecer con mayor precisión in-situ, la capacidad del macizo rocoso para soportar niveles de vibración en el rango estimado, destacándose que los valores calculados para el área de la cuña, no muestra la realidad de este sector, por lo que no serán usados en el análisis de este informe.


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4.- CUÑA El análisis de los registros de vibración, permite conocer la velocidad de partículas

que genera cada carga o grupo de cargas en la tronadura. Fue así como se obtuvieron datos de velocidad de partículas, distancias y cargas por tiro en el sector de la cuña como los mostrados en el resumen de la Tabla Nº4.1, los cuales fueron ajustados según el modelo propuesto por Devine para campo lejano y Holmberg & Persson para campo cercano. Una vez determinada la ecuación de comportamiento de la vibración para cada sector, fueron corregidas a objeto de establecer un modelo para ser usado como herramienta de precisión. La corrección en cuestión consistió en desplazar paralelamente el modelo obtenido, de modo que cubriera un mayor número de puntos recogidos en terreno, y adoptar así un factor de seguridad.

Tabla Nº4.1

T 101 T 102-103 T 1-11 T 30-34 T 119-120 T2 f3 T 100-101 T 109 T107

Fecha 24/11/99 8/12/99 8/12/99 14/12/99 7/01/00 7/01/00 25/01/00 2/02/00 16/06/00

Banco 4310 4310 4200 4310 4300 4310 4290 4290 4270

Nº de Pozos - 71 - - - - 109 51 22

Diametro de pozos 4 ½" 4 ½" 6 ¾" 4 ½" 4 ½" 4 ½" 4 ½" 4 ½" 4 - 6 ¾"

Burden 4 4 5 4 4 4 4 4 5

Espaciamiento 4 4 5.5 4 4 4 4 4 7

Retardos de Superficie 42 42 42 42 65 65 65 65 200

Retardos de Fondo 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000

Tipo de Explosivo Precorte Enaline Enaline Enaline Enaline Enaline Enaline Enaline Enaline Enaline

Kg de Explosivo Precorte 6.9 6.9 6.9 6.9 6.9 6.9 6.9 6.9 6.9

Tipo de Explosivo Buffer Anfo Anfo Heet-Anfo Anfo Anfo Anfo Anfo Anfo Anfo

Kg de Explosivo Buffer 31.5 31.5 99-30 31.5 31.5 31.5 31.5 31.5 117

Tipo de Explosivo Producción Anfo Anfo Heet-Anfo Anfo Anfo Anfo Anfo Anfo 31.5

Kg de Explosivo Producción 56 56 81-75 56 56 56 56 56 56

Mina Coipa, Marzo 2000. ASP Blastronics S. A.

Resumen de Tronadas CUÑA

A continuación se presentan los modelos origínales y corregidos para este sector en

particular.


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4.1.- Modelo Devine en Cuña rajo Coipa Norte Modelo Original : (Con un 50% de Confianza)

22,2

6,627

w

dV

(4.1)

Modelo Ajustado : (Con un 80% de Confianza)

22,2

8,733

w

dV

(4.2)

En el gráfico de la Figura Nº4.1 se muestra el ajuste de confianza del modelo de

Devine en escala normal.

Modelo de DevineCoipa Norte Sector Cuña (Banco 4290)

y = 627.55x-2.2217

R2 = 0.9442

y = 733.83x-2.2217

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9 2.1 2.3

Distancia Escalar [d/W^1/2]

Ve

loc

idad

de

Pa

rtíc

ula

s [

mm

/s]

Modelo Ajustado (80% Confianza)

Modelo Original (50% Confianza)

Figura Nº4.1


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4.2.- Modelo Holmberg & Persson en Cuña rajo Coipa Norte Modelo Original : (Con un 50% de Confianza)

19,1

7,723

Ro

XsXoarctan

Ro

XoXsHarctan

RoV

(4.3)


19,1

6,822

Ro

XsXoarctan

Ro

XoXsHarctan

RoV

(4.4)


Holmberg & Persson en escala Log-Log Donde :

= Densidad de carga lineal explosiva. [Kg] Ro = Distancia radial desde el Explosivo al punto de Monitoreo [m]. H = Longitud de carga explosiva [m]. Xo = Profundidad del geófono o punto en profundidad a analizar [m]. Xs = Largo del taco [m]


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Modelo de Holmberg & PerssonCoipa Norte Zona Cuña (Banco 4290)

y = 723.86x1.185

R2 = 0.9491

y = 822.58x1.185

10

100

1000

10000

0.1 1.0 10.0

Factor H&P

Ve

loc

idad

de

Pa

rtíc

ula

[m

m/s

]

Modelo Ajustado (81% de Confianza)

Modelo Original (50% de Confianza)

Figura Nº4.2 4.3.- Ábacos de Diseño

En función del modelo de vibración ajustado, y de cargas explosivas habituales

como función de la distancia, se confeccionó un ábaco de diseño, del cual se pueden obtener directamente los valores de Velocidad de Partícula.

La Figura Nº4.3, representan un ábaco parametrizado en términos de carga

explosiva. Su uso permite estimar probables niveles de vibración provocadas a una distancia determinada como resultado de una carga instantánea con cantidad conocida de explosivo. Es decir, una predicción aproximada de la vibración, específicamente, en el caso en que 1, 2 ó 3 cargas explosivas detonen o lleguen simultáneamente al punto de interés.

En esta Figura no se destaca la magnitud que pueden servir de referencia o límite

máximo de vibraciones, dado que los valores que se pueden estimar no reflejan la realidad de este sector y pudieran resultar en la creación de un diseño sobre dimensionado que dañaría la poca estabilidad que presenta el sector Cuña, por lo que se recomendaría un estudio más detallado a nivel de laboratorio en los análisis de roca intacta.


Página 18


Abaco de Diseño por Kg de ExplosivoPara Tronaduras en Cuña (B 4290)

0

50

100

150

200

250

300

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Distancia [mts]

Ve

loc

idad

de

Pa

rtíc

ula

s [

mm

/s]

20 Kg 30 Kg 40 Kg 50 KgASP Blastronics S. A.

Figura Nº4.3: Abaco de Diseño, según Carga Explosiva. Distancias entre 3m. y 15m.

4.4.- Cross Hole En este sector, se realizó a través de la sísmica de Cross-Hole una evaluación de la

tronadura de Pre-Corte (Tronadura 103), para lo cual, se ubicaron las perforación de las fuentes detrás de la línea de PreCorte y el geófono atrás del mismo y sobre la berma definitiva del banco.

El examen de macizo rocoso ubicado entre ambos puntos, caracterizado por su

velocidad de Onda P (Vp), fue evaluado y comparado con el Vp obtenido después de realizar la tronadura, utilizando los mismos pozos para las pruebas previas.

Si bien este valor representa un disminución en competencia (8,2%), la calidad

inicial del macizo era muy baja (tipo suelo de bajo Vp), por lo que representaba una condición de alta probabilidad de ser alterado incluso por bajos valores de vibración.

Todos los antecedentes confirman el hecho que en el punto de interés llegan bajos

niveles de vibración producto principalmente del filtro generado por el PC al paso de las ondas. Con esto se evitó un deterioro mayor a la berma definitiva y primer banco en el desarrollo de expansión de la cuña.


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0

50

100

150

200

0

-50

-100

-150

-200

- 5 0 5 10 15 20 25 TIEMPO [ms]

Max: 180 [mm/s]

Min :-189 [mm/s]

Prueba de Cross Hole Pre Tronadura 103Banco 4310 al 4300 (07/12/99)

F=90 [Hz]t=5.92 [ms] F=90 [Hz]t=5.92 [ms]

CROS7122.QWF

VP=643,9 [M/S]

0

50

100

150

200

0

-50

-100

-150

-200

- 5 0 5 10 15 20 25 TIEMPO [ms]

Max: 173.6 [mm/s]

Min :-143.9 [mm/s]

Prueba de Cross Hole Post Tronadura 103Banco 4310 al 4300 (14/12/99)

F=104 [Hz]t=5.58 [ms]

CROS1411.QWF

VP=591,3 [M/S]

0

50

100

150

200

0

-50

-100

-150

-200

- 5 0 5 10 15 20 25 TIEMPO [ms]

Comparación de Registros de Cross HolePre y Post Tronadura 103

Pre Tronadura 103

Post Tronadura 103

Figura Nº4.4


Página 20


4.5.- Aplicación del Modelo de H&P La vibración de cualquier material es la oscilación de las partículas en torno a su

posición de equilibrio. En roca, la velocidad, período y amplitud de la oscilación puede determinar para un tipo de roca dada si esta sufrirá deterioro o colapsará.

El objetivo del estudio desarrollado en Mina Coipa y que se presenta en este

documento, es la confección de modelos predictivos, de alto grado de confianza, uno de cuyos principales usos puede determinar una reducción notable en el daño provocado en la pared detrás del volumen tronado.

Dado los resultados obtenidos, se presenta como una de las mejores opciones la de

mantener el precorte como metodología de trabajo en el sector de la cuña, pudiéndose en algunos casos experimentar cambios en su diseño (espaciamiento, diámetro, carguío, etc.) con el fin de adecuarlo a los cambios en las características geomecánicas del macizo.

Las imágenes mostradas a continuación muestran la predicción para campo cercano

(Holmberg & Persson) de las vibraciones que tendría la fila Buffer y Producción, en las actuales posiciones.

ESTIMACIÓN DE LA VELOCIDAD DE VIBRACIÓN EN EL CAMPO CERCANO SEGÚN MODELO DE HOLMBERG & PERSSON

MINA COIPA, Sector Cuña, Modelo PreliminarModelo para 4 " de Diámetro (Buffer)

TOTALColumnaFondoBanco 4290

101.6101.6101.6[mm]Diámetro Perf.720Constante "K"

Vibración [mm/s]Vib a 6mDist. H0.780.780.78[gr/cc]Densidad Expl.1.18Alfa

Radio Horz. [m]80555.000.005.00[m]Largo Carga, H-2.36Beta

176106.36.36.3[Kg/m]Dens. Lineal, I

4 x PPV691510.005.0010.00[m]Largo Pozo, LP

1 x PPV3520555[m]Taco, Xs

212531.50.031.5[Kg]Carga Total1Salto en X e Y

17.016.015.014.013.012.011.010.09.08.07.06.05.04.03.02.01.001.02.0Xo / Ro

43485462718194110128151178210248291335376406-4063760.0

455158667688103122145174210255310377453530591-5915301.0

475361708195113135163199246308390497632789931-9317892.0

485563748610212214718122528536948765890512511657-165712513.0

5057667790108130159198251325434599860129920973596-359620974.0

51596879941121371692122733624967111081179034259187-918734255.0

5260698196116141176223290390546805127522474751*******XX1525847516.0

5260708298118144179229299406574858138825135463*******XX1736954637.0

5260708298118144179229299406574858138825135463*******XX1736954638.0

5260698196116141176223290390546805127522474751*******XX1525847519.0

51596879941121371692122733624967111081179034259187XX9187342510.0

5057667790108130159198251325434599860129920973596-3596209711.0

485563748610212214718122528536948765890512511657-1657125112.0

475361708195113135163199246308390497632789931-93178913.0

455158667688103122145174210255310377453530591-59153014.0

43485462718194110128151178210248291335376406-40637615.0

404551586574859811313015117420022825527829529527816.0

Figura Nº4.5: Predicción de vibraciones de la Buffer en cuña, con la situación actual.


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MINA COIPA, Sector Cuña, Modelo PreliminarModelo para 4 1/2" de Diámetro (Producción)

TOTALColumnaFondoBanco 4290

114.3114.3114.3[mm]Diámetro Perf.720Constante "K"



372108.08.08.0[Kg/m]Dens. Lineal, I




17.016.015.014.013.012.011.010.09.08.07.06.05.04.03.02.01.001.02.0Xo / Ro

94106121138159185216255303364441540667829102812531454-145412530.0

981111271471701992352813394145146488311087144519352498-249819351.0

10211613315418021225330637446659176710231414204931625205-520531622.0

1051201381611892242703294085156678881228178828135084*******-1285950843.0

10712314316719623428434943755973510001422215135817086*******XX2127570864.0

10912614617020224229436345859278810871575243841648412*******XX2466984125.0

11012714717320524630037247161281911401667260744889048*******XX2587590486.0

11112714817320524730137447461682611511686264145529165*******XX2607691657.0

11012614717220424429736946660480611191630253943598803*******XX2543588038.0

10812514416919923828935744857776410471505230739037847*******XX2339778479.0

1061221411641932302773394235387029461328197532106140*******XX17778614010.0

10311813615818521926231839149162982811251598241840518205-8205405111.0

1001141301511752062442933574405527069241242172324623499-3499246212.0

96109124143165192226268321389477592745949121615441871-1871154413.0

9210411813415417820724228634040849259772587510321163-1163103214.0

8798111125143163188217253296347408480561648730792-79273015.0

839210411713214917019422325629533938944149454157357354116.0

Figura Nº4.6: Predicción de vibraciones de la Producción en cuña, con la situación actual.


Página 22


4.6.- Diseño final Los diámetros utilizados en la perforación para el movimiento de toda la cuña

correspondieron a 4” para el precorte, 4” para la buffer y 4 ½” para los tiros de producción. Dados los resultados que se obtuvieron de terreno, se opto por utilizar la malla

“trabada” ver Figura Nº4.7. A esta malla también se le recomendaron algunas modificaciones como la de alejar 1 m. la buffer del precorte con el fin de igualar el nivel de vibraciones generados por la última fila de producción y la buffer, esta modificación no fue implementada en terreno dado que los trabajos de extracción de la cuña se detuvieron en el banco 4270, lugar donde se proyectaba implementarlos.

3

4

4

200 ms.

100 ms.

PrecorteBuffer

1.5

3.5

4

65 ms

65 ms

65 ms

Producción

ENALINE

1 1/4" * 8

Taco

ANFO

Taco

ANFO

3

7,5

5

5

810

10,510

Precorte4"

Buffer4"

Producción4 1/2"

Esquema de Perforación, Carguío y Amarre en Tronaduras de la Cuña

Figura Nº4.7


Página 23


4.7.- Análisis de Retardos y Sistemas de Iniciación

4.7.1.- Curvas de desviación Estándar Principalmente el nivel de vibraciones (daño) en un determinado lugar, está definido

por la carga explosiva instantánea detonada en cada tiro, y la diferencia de tiempo de arribo entre cargas sucesivas en el punto a cautelar. Este tiempo de arribo esta definido por el tiempo de detonación y el tiempo de viaje de la onda a un determinado lugar, pudiéndose actuar sólo sobre el tiempo de detonación, el que a su ves esta definido por la combinación de los tiempos de retardos entre tiros y entre filas que se utilicen en la tronadura. Es decir, son los tiempos los que definirán cuales y cuantas cargas detonarán dentro de un determinado intervalo de tiempo produciéndose acoplamiento e incremento de las vibraciones. Los tiempos reales de detonación, sin embargo, son función del tiempo nominal y de la precisión (dispersión) que el retardo tenga por fabricación.

Tanto por los antecedentes recogidos de los proveedores como los obtenidos por

ASP BLASTRONICS en mediciones dedicadas a evaluar estos elementos, se puede afirmar que la tecnología aplicada a la fabricación de estos sistemas de iniciación No-eléctricos aseguran una mejor precisión, con desviaciones estándar que no superan en ningún caso el 2%. Este sólo hecho provee de múltiples ventajas puesto que asegura la detonación de la tronadura con tiempos muy similares a los de diseño, asegurando un mejor control de las vibraciones (disminuyendo la probabilidad de acoplamiento por efecto aleatorio).

A pesar de estas desviaciones estándar (2%), igual se presentan combinaciones

riesgosas cuando se combinan altos retardos dentro del tiro, con retardos cortos en superficie.

En caso de utilizar un 1000ms igual dentro de todos los tiros del disparo (con igual

dispersión < 2%), versus utilizar retardos pequeños entre tiros (42ms o 65ms), puede significar hasta en una inversión de secuencia y/o que dos tiros quemen prácticamente juntos con efecto negativo sobre las vibraciones y el daño como también en la eyección, proyección o desplazamiento no deseado, en las Figuras Nº4.8, 4.9 y 4.10 se muestran las posibilidades de inversión que poseería realizar las combinación 42-1000 y 65-1000 .

900 950 1000 1050 1100 1150 1200

900 950 1000 1050 1100 1150 1200

Tiempo [ms]

ASP BLASTRONICS

Prob. = 7.30 %

Análisis de Retardos

Probabilidad de Inversión

65ms

42ms

Un 1000ms dentro del Pozo (con un 2% Desv St.)

Prob. = 1.31 %

Figura Nº4.8


Página 24


42ms 42ms

100ms

100ms

42msInicio

Prob.=7.30% Prob.=0.04%

TIEMPO ENTRE TIROS TIEMPO ENTRE FILA42 ms

1000 ms = 2 %

100 ms

1000 ms = 2 %

1000 ms = 2 %

1000 ms = 2 %

ASP BLASTRONICS Figura Nº4.9

65ms 65ms

100ms

100ms

65msInicio

Prob.=1.31% Prob.=0.04%

TIEMPO ENTRE TIROS TIEMPO ENTRE FILA

65 ms

1000 ms = 2 %

100 ms

1000 ms = 2 %

1000 ms = 2 %

1000 ms = 2 %

ASP BLASTRONICS Figura Nº4.10

Dado que el sector de la cuña es un área de gran cuidado, la combinación de tiempo

42-1000 entrega una probabilidad muy alta de inversión en la secuencia, por lo que la decisión fue de utilizar la combinación 65-1000 ya que esta entrega una probabilidad de inversión menor, asegurándose para el caso de la cuña que exista el tiempo necesario para generar una secuencia “tiro a tiro” que reduzca el daño hacia la cara del banco, el talud o instalaciones cercanas al rajo en la Figura Nº4.11 se muestra una tronadura realizada con la combinación propuesta.

Como comentario final se recomienda que para la realización se debe contemplar

una estricta evaluación del sistema (parte práctica, conexión en superficie, chequeo, etc.), tanto en lo que respecta a su implementación (tiempo de amarre y aspectos de seguridad) y del resultado de la tronadura, las que debería ser evaluadas con una filmación en video normal de todas las tronaduras de pruebas y en lo posible monitoreo de vibraciones, onda expansiva y rendimiento de equipo de carguío.


Página 25


0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

-1000

-500

0

500

1000

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

-1000

-500

0

500

1000

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

-1000

-500

0

500

1000

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

Geo6-R

Time (seconds)

Geo6-T

Time (seconds)

Geo6-V

Time (seconds)

Vector Sum

Time (seconds)

Tronadura Cuña 109 Banco 4290 (02/02/2000)

10942902.QWF

Figura Nº4.11


Página 26


5.- PRUEBA ESPECIAL CUÑA (COTA 4280) Estas mediciones consistieron básicamente en la realización de dos series de

tronaduras realizadas en la parte inferior de la cuña en el banco 4270 ver Figura Nº5.1 y consistió del monitoreo de vibraciones producidas por la detonación de pozos individuales e independientes, separados por un tiempo mayor (200ms ver Figura Nº5.2) y conteniendo cargas especiales (ver Figura Nº5.3) posibles ser utilizadas en tronaduras masivas.

El objetivo de estas mediciones, es el evaluar la velocidad de partículas que generan

las diferentes carga elementales con y sin precorte, para en función de ello determinar el efecto del precorte como filtro de vibraciones, además de definir la máxima carga por retardo que pudiese ser aplicada a una distancia segura.

Figura Nº5.1


Página 27


Inicio

Geófono

A A’

= 4" = 6 3/4" = 6 3/4" = 6 3/4" = 6 3/4"

Esquema de Retardos, Prueba Especial, Sector Cuña Banco 4270

= 4"

200 ms. 200 ms. 200 ms. 200 ms.

T 1000 ms

PreCorte

Figura Nº5.2

PreCorte

Geófono

A A’

= 4" = 6 3/4" = 6 3/4" = 6 3/4" = 6 3/4"

5,6 m

100,9 Kg

ANFO

5,0 m

99,1 Kg

5,5 m

ANFO

5,0 m

32,2 Kg

5,1 m

ANFO

5,0 m

120,7 Kg

6,7 m

ANFO

4,0 m

124,3 Kg

6,9 m

ANFO

3,7 m

Esquema Carguío, Prueba Especial, Sector Cuña Banco 4270

2,80m 4,29m 5,36m2,74m2,62m 3,96m

6,0m

ENALINE

1 1/4" * 8

8 m

6,8 Kg

2,0 m

= 4"

APD-450

Figura Nº5.3 Además, como ejemplo en la Figura Nº5.4 y 5.5 se aprecia el registro de las tres

componente de la tronadura monitoreada en el geófono 9 sin precorte y con precorte, en donde se aprecia claramente los peak de señal de cada una de las cargas explosivas y la lectura obtenida del precorte.


Página 28


Geo9-R

Time (seconds)

Geo9-T

Time (seconds)

Geo9-V

Time (seconds)

Vector Sum

Time (seconds)

Tronadura Prueba Especial Sin Precorte Banco 4270 (16/06/2000)

SINPC_CN.QWF

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-2000

-1000

0

1000

2000

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-2000

-1000

0

1000

2000

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-2000

-1000

0

1000

2000

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

Figura Nº5.4

Geo9-R

Time (seconds)

Geo9-T

Time (seconds)

Geo9-V

Time (seconds)

Vector Sum

Time (seconds)

Tronadura Prueba Especial Con Precorte Banco 4270 (16/06/2000)

CONPC_CN.QWF

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-2000

-1000

0

1000

2000

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-2000

-1000

0

1000

2000

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-2000

-1000

0

1000

2000

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

Figura Nº5.5


Página 29


5.1.- Modelo Devine en Prueba especial Modelo sin Precorte : (Con un 50% de Confianza)

79,1

5,688

w

dV

(5.1)

Modelo con Precorte: (Con un 50% de Confianza)

97,1

9,463

w

dV

(5.2)

En el gráfico de la Figura Nº5.6 se muestra una comparación entre los modelos de

Devine sin y con precorte, en escala normal.

Modelo de DevineCoipa Norte Sector Cuña (Banco 4270)

y = 688.5x-1.9894

R2 = 0.9646

y = 463.94x-1.9726

R2 = 0.9818

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5


Ve

loc

idad

de

Pa

rtíc

ula

Sin PC Con PCASP Blastronics S. A.

Figura Nº5.6


Página 30


5.2.- Modelo Holmberg & Persson en Prueba especial Modelo Sin Precorte : (Con un 50% de Confianza)

0383,1

4,747

Ro

XsXoarctan

Ro

XoXsHarctan

RoV

(5.3) Modelo Con Precorte : (Con un 50% de Confianza)

0212,1

6,495

Ro

XsXoarctan

Ro

XoXsHarctan

RoV

(5.4) En el gráfico de la Figura Nº5.7 se muestra el ajuste de confianza del modelo de

Holmberg & Persson en escala Log-Log. Donde :



Página 31


Modelo de Holmberg & PerssonCoipa Norte Zona Cuña (Banco 4270)

y = 495.6x1.0212

R2 = 0.9722

y = 747.38x1.0383

R2 = 0.9517

10

100

1000

10000

0.1 1.0 10.0

Factor H&P

Ve

loc

idad

de

Pa

rtíc

ula

[m

m/s

]

Sin PC Con PCASP Blastronics S. A.

Figura Nº5.7


Página 32


5.3.- Efectos del Precorte como filtro de vibraciones Los datos de vibración sin Precorte, recolectados en esta prueba dio origen a un

modelo estadístico con un 50% de confianza, descrito en la ecuación 5.1 y 5.2 y graficado en la Figura Nº5.6.

Luego, con el segundo set de pruebas se obtuvieron datos vibracionales recogidos

detrás del plano supuestamente creado por el Precorte El efecto de este plano o discontinuidad, debe ser el de reducir los niveles de vibración percibidas detrás del plano. De ocurrir esta disminución, los datos nuevos incorporando el Precorte no debieran ajustarse con los parámetros del modelo ya establecido por los datos que no incluyeron el precorte. En efecto, los nuevos datos recolectados dan cuenta de un cambio en los parámetros del modelo, pudiéndose determinar que este filtro generado alcanzaría para el caso de la parte inferior de la cuña a un 42%, como se muestra en la Figura Nº5.8.

0

100

200

300

400

500

600

700

Vib

rac

ión

[m

m/s

]

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Distancia [m]

Filtro de Vibraciones, PreCorte en la CuñaCOIPA Norte (Junio-2000)

Produc. Produc. C/p

42% de Filtro

Figura Nº5.8

En la medida que le diseño del Precorte, logre filtrar en mayor o menor medida las

vibraciones, como consecuencias de crear nuevas fracturas o un plano de discontinuidad entre cargas adyacentes, será capaz de filtrar el efecto de la penetración de los gases del explosivo, sirviendo estas nuevas fracturas como vías de escape y de evacuación de los gases a alta presión generados por el explosivo.


Página 33


5.4.- Cross Hole La medición pos tronadura, da cuenta de un deterioro de la calidad del macizo

rocoso en un 8.10%, hecho que se verifica por la disminución de la Vp del lado sur del macizo de 1889.9 a 1736.9 m/s (equivalente a un 91.9%, ver Tabla Nº5.1), esto es como consecuencia directa de la acción de la tronadura producida en la cercanía. El valor de PPV medido está en el rango entre 1*PPVc y 4*PPVc (aproximadamente 2PPVc), la característica del daño producido al macizo rocoso correspondería principalmente a la creación de nuevas fracturas.

Tabla Nº5.1: En esta tabla se muestra la mecánica de trabajo en el cálculo del Vp

Prueba Tronadura 107 Sector Cuña, Banco 4280 al 4270. (14/06/2000) Fuente Sur 2.87

Geofono 3m atrás del PC con fuentes de 450g Fuente Norte 2.89

Geófono 6

Fuente Sur

Archivo Canal Geofono Rango Grab. Profundidad Vib. Maxima Distancia Tiempo Llegada Vp Vp - Promedio Vp - Total

[mm/s] [mts] [mm/s] [mts] [us] [m/s] [m/s] [m/s]

CROCUÑA1 3 Transv. 256 6.1 -174 2.87 1445 1987.4

4 Transv. 128 6.1 -117 2.87 1460 1966.9 1977.2

CROCUÑA2 4 Transv. 128 5.6 -47 2.90 1605 1805.4

5 Transv. 69.9 5.6 -45.9 2.90 1610 1799.8 1802.6 1889.9

Medición Post Prueba Tronadura 107 (16/06/2000)

Fuente Sur

Archivo Canal Geofono Rango Grab. Profundidad Vib. Maxima Distancia Tiempo Llegada Vp Vp - Promedio Vp - Total

[mm/s] [mts] [mm/s] [mts] [us] [m/s] [m/s] [m/s]

CROCUÑB2 5 Transv. 128 5.9 -136 2.87 1680 1721.3

6 Transv. 63.8 5.9 Sat 2.87 1650 1752.6 1736.9 1736.9

Resultados Medicion Cross-Hole, Mina Coipa-Norte en Cuña Geófono 9


Página 34


6.- RAJO COIPA NORTE Para realizar el modelamiento de las vibraciones producidas por las tronaduras en

Mina Coipa, se asociaron entre sí, tronaduras que pertenecían a un mismo sector y dominio geotécnico de la mina, con lo cual se obtuvo dos modelos de vibración para el sector Sur y Norte de la mina.

En la Tabla 6.1, se muestra un resumen de todas las tronaduras monitoreadas y

analizadas en los dos sectores de la Mina, durante el período de estudio, De las mediciones de campo cercano fue posible identificar varios puntos en cada tronadura (explosivo, distancia y vibración), que formaron la base para ajustar los modelos o ecuaciones de comportamiento de las vibraciones para los dos sectores que a continuación se detallan.

Tabla 6.1: Resumen de Tronaduras monitoreadas

T 34 T 40 T 32-27-13 T 41 T 42 T 46 T 33 T43 T 01 T 04 T 14-15

Fecha 13/01/00 13/01/00 18/01/00 20/01/00 21/01/00 26/01/00 3/02/00 24/04/00 19/05/00 2/06/00 14/06/00

Banco 4200 4210 4200 4210 4210 4210 4210 4190 4170 4170 4160

Nº de Pozos 139 55 113 67 55 89 27

Diametro de pozos 9 7/8" 6 ¾" 6 ¾" 6 ¾" 6 ¾" 6 ¾" 6 ¾" 5" 6 ¾" 6 ¾" 9 7/8"

Burden 7 5 5 5 5 5 5 4 4.5 4.5 -

Espaciamiento 7.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 4 5 5 -

Retardos de Superficie 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 -

Retardos de Fondo 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 -

Tipo de Explosivo Precorte - Enaline Enaline Enaline Enaline Enaline Enaline Enaline Enaline Enaline -

Kg de Explosivo Precorte - 6.9 6.9 6.9 6.9 6.9 6.9 6.9 6.9 6.9 -

Tipo de Explosivo Buffer - Heet-Anfo Heet-Anfo Heet-Anfo Heet-Anfo Heet-Anfo Heet-Anfo Heet Heet-Anfo Heet-Anfo -

Kg de Explosivo Buffer - 30-99 30-99 30-99 30-99 30-99 30-99 132 75-72 75-72 -

Tipo de Explosivo ProducciónHeet-Anfo Heet-Anfo Heet-Anfo Heet-Anfo Heet-Anfo Heet-Anfo Heet-Anfo Heet Heet-Anfo Heet-Anfo -

Kg de Explosivo Producción 193-135 75-81 75-81 75-81 75-81 75-81 75-81 148 90-81 90-81 -

Mina Coipa, Marzo 2000. ASP Blastronics S. A.

Resumen de Tronadas RAJO

6.1.- Rajo Coipa Norte Zona Sur A través de la instrumentación dispuesta en este sector, que consistió en la

colocación de 4 arreglos triaxiales en diferentes bancos, ha sido posible llevar un seguimiento y monitoreo de las vibraciones que se producen como consecuencia de las tronaduras del desarrollo de esta fase actual del rajo.

En la figura Nº6.1 se muestra la instalación realizada además de las tronaduras

monitoreadas.

Figura Nº6.1


Página 35


6.1.1.- Modelo Devine en rajo Coipa Norte Zona Sur Modelo Original : (Con un 52% de Confianza)

77,1

3,452

w

dV

(6.1)


77,1

2,613

w

dV

(6.2)



Modelo de DevineCoipa Norte Zona Sur

y = 452.3x-1.7681

R2 = 0.8588

y = 613.19x-1.7681

0

500

1000

1500

2000

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50


Ve

loc

idad

de

Pa

rtíc

ula

s [

mm

/s]

G3 T41 G2 T40 G4 T41 G8 T02ASP Blastronics S. A.



Figura Nº6.2


Página 36


6.1.2.- Modelo Holmberg & Persson en rajo Coipa Norte Zona Sur Modelo Original : (Con un 50% de Confianza)

92,0

2,482

Ro

XsXoarctan

Ro

XoXsHarctan

RoV

(6.3) Modelo Ajustado : (Con un 81% de Confianza)

92,0

3,658

Ro

XsXoarctan

Ro

XoXsHarctan

RoV

(6.4)

En el gráfico de la Figura Nº6.3 se muestra el ajuste de confianza del modelo de Holmberg & Persson en escala Log-Log

Donde :



Página 37


Modelo de Holmberg & PerssonCoipa Norte Zona Sur

y = 482.17x0.9228

R2 = 0.859

y = 658.81x0.9228

1

10

100

1000

10000

0 1 10

Factor H&P

Ve

loc

idad

de

Pa

rtíc

ula

[m

m/s

]

ASP Blastronics S. A.



Figura Nº6.3 6.1.3.- Ábacos de Diseño

A partir de los modelos, fue posible construir ábacos de diseño los que representan

una aplicación práctica del modelo, permitiendo con facilidad, especificar los límites prácticos para el dimensionamiento de las cargas explosivas según distancia, de acuerdo a los resultados obtenidos en la etapa de estudio de daño al macizo rocoso por concepto de niveles de vibración provocada por las tronaduras de producción.

Otro uso de los ábacos de diseño es el de especificar o establecer el límite de

distancia, hasta la cual se pueden seguir desarrollando tronaduras de producción normal sin tomar medidas especiales en cuanto de tronaduras controladas. Sirven también para estimar el momento apropiado para realizar el Pre Corte, asumiendo que es deseable crear el plano de discontinuidad cuando el macizo rocoso detrás de la línea aún está sano.


explosiva, además las magnitudes que pueden servir de referencia o límite máximo de vibraciones.


Página 38


Abaco de Diseño por Kg de Explosivo Para Tronaduras en Zona Sur

0

100

200

300

400

500

600

700

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Distancia [mts]

Ve

loc

idad

de

Pa

rtíc

ula

s [

mm

/s]


1/4 PPV Critico


6.1.4.- Cross Hole El examen de macizo rocoso por medio de esta prueba permite la caracterización

del macizo rocoso, la que posteriormente se compara con mediciones post tronadura con Pre-Corte (Tronadura 40-02), entregando un parámetro de daño que puede evaluar la perdida de competencia del macizo generada por un diseño en particular.

El examen de macizo rocoso pre y post tronadura, caracterizado por su Vp, fue

evaluado y comparado con el Vp obtenido después de tronar el PreCorte ubicado al frente del sensor (ver Tabla 6.2).

Tabla Nº6.2



T 40 10/01/00 4220 Geófono 4 225 2233.1 1051* 1381.4 -38.14 CROS0701

T 02 19/05/00 4180 Geófono 8 450 3236.5 1310* 2550.9 -21.18 CROSG8A1



De la comparación de estos resultados destaca una reducción de Vp en un 38,14% (de 2233 m/s a 1381 m/s) en la tronadura 40 y de un 21,14% (de 3237 m/s a 2551 m/s) . Los valores obtenidos en la perdida de competencia del macizo rocoso se interpretan como un Precorte deficiente que no logró cumplir con su efecto de generar un plano de discontinuidad que filtrara las vibraciones provenientes de la tronadura.


Página 39


6.1.5.- Aplicación del Modelo de H&P Un elemento importante en el proceso de evaluación y optimización de la operación

de tronadura, es poder predecir a través de un modelo, las consecuencias y beneficios al introducir distintos cambios en los parámetros más relevantes de una tronadura, sin que ello deba necesariamente tener que realizarse a escala real. Se puede distinguir diferentes enfoques asociados al modelamiento de vibraciones, los cuales tienen como objetivo final predecir los niveles de vibración (velocidad de partículas), en un punto específico de acuerdo a un diseño de tronadura dado.

Para reducir la probabilidad de que se generen daños producto de las vibraciones,

se describen a continuación (figura 6.5 y 6.6) un método de modelación que permite predecir la señal y niveles de las vibraciones, las que pueden ser leídas fácilmente en relación a la distancia y profundidad de control.


MINA COIPA, Sector SurModelo para 6 3/4" de Diámetro (Buffer)

EqivTOTALColumnaFondo171.5171171.45[mm]Diámetro Perf.482.2Constante "K"

Vib a 6mDist. H0.940.781.30[gr/cc]Densidad Expl.0.923Alfa

215956.504.502.00[m]Largo Carga, H-1.85Beta

6681021.718.030.0[Kg/m]Dens. Lineal, I

3241510.008.0010.00[m]Largo Pozo, LP

192203.53.58[m]Taco, Xs


15.014.013.012.011.010.09.08.07.06.56.05.04.03.53.02.01.001.02.0Xo / Ro

27230233637642347954562471977283196411191203129014631600-160014630.0

284317355400454519597694813883961114713791515166519942305-230519941.0

29533137242348355865076591310021104135817021921218128553719-371928552.0

305343388443510594699835101311241253158820772413284341927135-713541923.0

31335340246153462674489911071239139618162463293235625806*******XX1295858064.0

32036141247455265178095111851336151820152805339341957112*******XX1619071125.0

32436741948356466880498612391404160521593059373346597977*******XX1769579776.0

325369422487570675814100212641436164522303192392149308579*******XX1910985797.0

32536842048556767281099612551425163222133175391549528871*******XX2139288718.0

32136441547855765979196812131372156621042987366546198311*******XX2124683119.0

31635640646654163675992111421283145319152646318739256581*******XX14583658110.0

308347393450519606717860105011701311167922252601308045126967-6967451211.0

29933537843049357166779094910451156143418122050232930143776-3776301412.0

2883213614084645326157188459211006120714591605176321002397-2397210013.0

276307342384433492562646747805868101211781268136115391678-1678153914.0

2642913233604034535115796587027488519621019107511771251-1251117715.0

25127530433637341546351757961264772079683386993197497493116.0

Figura Nº6.5: Predicción de vibraciones de la Buffer (a una distancia de 6,5 m del geófono)

en la zona Sur, con la situación actual (una carga de 60 Kg de ANFO).


Página 40



MINA COIPA, Sector SurModelo para 6 3/4" de Diámetro (Producción )

EqivTOTALColumnaFondo171.5171.5171.45[mm]Diámetro Perf.482.2Constante "K"



7651022.018.030.0[Kg/m]Dens. Lineal, I

3721510.508.0010.50[m]Largo Pozo, LP

22120338[m]Taco, Xs


17.016.015.014.013.012.011.010.09.08.07.06.05.04.03.02.01.001.02.0Xo / Ro

25928431334738743348755262872083196511261319154217801983-198317800.0

268295327364408460522596687799937111213351623199724672970-297024671.0

2763063403804284865556407468791049127215721991260535715144-514435712.0

284315351394446509586681801956115914351822239733335130*******-1019651303.0

2903223614064615296127178511026126115882062279540546670*******XX1507266704.0

2943283684164735446337458911083134617172268313746487765*******XX1714877655.0

2973323724224815556477659181123140618112419339150888525*******XX1835085256.0

2993333754244855596537739311142143518592501354053819151*******XX1978291517.0

2983333744234845586517719271138143018532498355454749604*******XX2237096048.0

2963303704194785516417579081110138917912401340252469377*******XX2329293779.0

2923253644114685376247338741061131616782216308046267990*******XX19314799010.0

287318356401454519600700829996121915271969264137465797*******-10455579711.0

2803103463874374975716617759191107135716982177287138875234-5234388712.0

272300333372418473538618716838991118614371761217226623134-3134266213.0

263289320356397446504573656756878102712071422166619172121-2121191714.0

25327830633837541846952859767977588610151157130714461549-1549144615.0

2432662913203533914344845426076827668589541049113211901190113216.0

Figura Nº6.6: Predicción de vibraciones de la Producción en la zona Sur (a una distancia

de 11 m del geófono), con la situación actual (una carga de 75 Kg de ANFO).


Página 41


6.2.- Rajo Coipa Norte Zona Norte El adecuado análisis de los registros de vibraciones y velocidad de partícula

producto de las tronaduras monitoreadas en este sector de la mina, permitió determinar ecuaciones de comportamiento de las vibraciones. Estas ecuaciones o modelos fueron ajustadas para incluir un factor de seguridad y predecir con mayor confianza las vibraciones para una combinación dada de explosivo y distancia. Se asegura de ésta forma el no sobrepasar los límites de vibración establecidos como aceptables para no dañar el macizos rocosos caracterizados.

Se hace notar que dichas ecuaciones o modelos están restringidas para el sector

Norte de la mina, al tipo de explosivo usado y al intervalo de distancia en que fueron medidas. Están también acotados a la actual profundidad del rajo en que fue desarrollado, las que de sufrir variaciones en la geología con la profundización del yacimiento, hará que el modelo pierda validez.

La instrumentación realizada en este sector, consistió de la instalación de dos

arreglos triaxiales en bancos diferentes pero en un sector geológico similar (ver Figura Nº6.7).

Figura Nº6.7


Página 42


6.2.1.- Modelo Devine en rajo Coipa Norte Zona Norte Modelo Original : (Con un 52% de Confianza)

55,1

6,511

w

dV

(6.5)


55,1

95,744

w

dV

(6.6)



Modelo de DevineCoipa Norte Zona Norte

y = 511.63x-1.5488

R2 = 0.7639

y = 744.95x-1.5488

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0


Ve

loc

idad

de

Pa

rtíc

ula

s [

mm

/s]




Figura Nº6.8


Página 43


6.2.2.- Modelo Holmberg & Persson en rajo Coipa Norte Zona Norte Modelo Original : (Con un 50% de Confianza)

81,0

6,548

Ro

XsXoarctan

Ro

XoXsHarctan

RoV

(6.8) Modelo Ajustado : (Con un 81% de Confianza)

81,0

9,776

Ro

XsXoarctan

Ro

XoXsHarctan

RoV

(6.9)

En el gráfico de la Figura Nº6.9 se muestra el ajuste de confianza del modelo de Holmberg & Persson en escala Log-Log

Donde :



Página 44


Modelo de Holmberg & PerssonCoipa Norte Zona Norte

y = 548.6x0.8096

R2 = 0.7704

y = 776.91x0.8096

1

10

100

1000

10000

0.0 0.1 1.0 10.0

Factor H&P

Velo

cid

ad d

e P

art

ícu

la [

mm

/s]




Figura Nº6.9 6.2.3.- Ábacos de Diseño

En función del modelo de vibración, valores promedios de niveles de vibración y

kilos de explosivo, se confeccionaron ábacos de diseño para el sector Norte. De estos ábacos se puede obtener directamente los valores peso del explosivo detonado instantáneamente en función de la distancia. Se incluye además la línea del PPVc, pudiéndose controlar los limites máximos de carga explosiva que se debería cargar en función de la distancia a la que esta.


explosiva.


Página 45


Abaco de Diseño por Kg de Explosivo

Para Zona Norte

0

100

200

300

400

500

600

700

800

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Distancia [mts]

Ve

loc

idad

de

Pa

rtíc

ula

[m

m/s

]


1/4 PPV Critico


6.2.4.- Cross Hole En este sector, se realizó a través de la sísmica de Cross-Hole una evaluación de la

tronadura de Pre-Corte (Tronadura 46), para lo cual, se ubicaron las perforación de las fuentes detrás de la línea de PreCorte y el geófono atrás del mismo y sobre la berma definitiva del banco.

Tabla Nº6.3



T 46 26/01/00 4220 Geófono 5 225 3962.2 813* 3321.3 -16.18 CROS46A1



De la comparación de estos resultados destaca una reducción de Vp en un 16,18% (de 3962,2 m/s a 3321,3 m/s).

Esta aparente gran diferencia en el cambio descrito por este parámetro, delta Vp, se

explica por la dependencia que tiene del fracturamiento de la roca, según su cantidad, extensión y condición de la fractura.


Página 46


6.2.5.- Aplicación del Modelo de H&P Las figuras mostradas a continuación, están basadas en el modelo de campo

cercano de Holmberg y Persson, donde se predice los niveles de vibración para el macizo rocoso de la zona Norte. Este produce una imagen de contornos en cuyos valores se pueden establecer el grado de intensidad y ubicación de halos de fracturamiento.

La teoría dice que al nivel de PPVc, se inicia la formación de fracturas nuevas, sin

embargo a niveles mucho más bajos, alrededor de la cuarta parte de este limite, se puede extender fracturas existentes. Para asegurar un fracturamiento intenso, se especifica un limite de cuatro veces el PPVc. En estas tablas se muestra los contornos de vibración, los cuales se pueden comparar con los valores de PPVc., así se puede calcular el radio de influencia de una carga explosiva para alcanzar respectivamente, el comienzo del fracturamiento, un grado aceptable de fracturamiento y finalmente, una zona de fracturamiento intenso.


MINA COIPA, Sector NorteModelo para 6 3/4" de Diámetro (Buffer)

EqivTOTALColumnaFondo171.5171171.45[mm]Diámetro Perf.548.6Constante "K"



7941021.718.030.0[Kg/m]Dens. Lineal, I

4211510.008.0010.00[m]Largo Pozo, LP

266203.53.58[m]Taco, Xs


16.015.014.013.012.011.010.09.08.07.06.56.05.04.03.02.01.001.02.0Xo / Ro

33136139543447953159266274584289795610871236139815571682-168215570.0

3433754124555055656347188189391008108612651484174520382306-230620381.0

35338842847553159767677389110391127122714681784220827803483-348327802.0

36239944249355362671582596311401248137216852125278338806104-610438803.0

37040945450857365274987110281233136015101897247133965160*******XX1023551604.0

37641646352058867277690810811310145516272083277739356193*******XX1250261935.0

38042146952759868579493411171365152217112218300743386911*******XX1368469116.0

38142247253060269180294511331390155417512286313145827439*******XX1491974397.0

38042247052960068879994111281382154517412274312146107686*******XX1662376868.0

37841846652359367878592211001341149516792175295843307220*******XX1620872209.0

37341245851357966176188910541272141015722002265737455855*******XX11565585510.0

36640344749956263773084599211831300143617842280302542066102-6102420611.0

35739243448254060969279592110811177128615521904236829603593-3593296012.0

3473804184635155776517398479771053113813351574185721612422-2422216113.0

335366402442489544608683772877936100011441306148016481776-1776164814.0

3233523844204625105656287017848308789821093120513041374-1374130415.0

3113363653984354765235766357017367728499261000106211051105106216.0

Figura Nº6.11: Predicción de vibraciones de la Buffer en cuña (a una distancia de 6,5 m del

geófono), con la situación actual (una carga de 60 Kg de ANFO).


Página 47



MINA COIPA, Sector NorteModelo para 6 3/4" de Diámetro (Producción)

EqivTOTALColumnaFondo171.5171.5171.45[mm]Diámetro Perf.548.6Constante "K"



8941022.018.030.0[Kg/m]Dens. Lineal, I




17.016.015.014.013.012.011.010.09.08.07.06.05.04.03.02.01.001.02.0Xo / Ro

345375409447491542601670751846958109012461428163418482027-202718480.0

3563884254665155726397188129261064123514461712204524512871-287124511.0

36640043948453760067476487310071175139016702047257933764606-460633762.0

37541045250055762570780793010851284154619022411320046248304-830446243.0

3824194625145746477358449811155138416922123276438065827*******XX1168158274.0

38742647152458766475887410221213146718152313306743106698*******XX1317166985.0

39143047653159667577389410501253152519042453329546937338*******XX1415773386.0

39243247853460068077990410631272155519502530343149527880*******XX1540078807.0

39243147853359967977890110601268155019462529344650338238*******XX1728182388.0

38942847452859367176788710411241151118882442331348358008*******XX1753180089.0

38542346751958265774986310071193144117822274303043146910*******XX14688691010.0

37841545850856763872382996111281347164020482644357852088614-8614520811.0

37140544649354861469378890510521238147817972230283436784743-4743367812.0

3613944324765275876587438459691123131315521852222126473045-3045264713.0

3513824174575045586216957828861010115713321536176219902171-2171199014.0

340368401437479527583646720806904101711441283142615571652-1652155715.0

32835438441745449754559966173180989598810841177125713131313125716.0

Figura Nº6.12: Predicción de vibraciones de la Producción en cuña (a una distancia de 11 m

del geófono), con la situación actual (una carga de 75 Kg de ANFO).


Página 48


6.3.- Diseño final La actual malla nominal de perforación, con 4,5 m. de Burden y 5 m. de

espaciamiento, sufre variaciones propias por razón de ajustarse a las condiciones de terreno.

Los diámetros utilizados en la perforación de contorno correspondieron a 4” para el

precorte, 6 ¾” para la buffer y 6 ¾” para los tiros de producción. La malla usada correspondió a la malla “trabada” ver Figura Nº6.13.

3,5

4,5

4,5

200 ms.

100 ms.

PrecorteBuffer

1.5

4

5

42 ms

42 ms

42 ms

Producción 1

ENALINE

1 1/4" * 8

Taco

ANFO

HEET950

Taco

ANFO

HEET950

4

5

2,5

5,5

4,5

2

8 11,5 11,510

Precorte3 ½"-4 ½"

Buffer6 3/4"

Producción 16 3/4"

Esquema de Perforación, Carguío y Amarre en Tronadura de Contorno en Rajo

Producción 2

Taco

ANFO

HEET950

4

4,5

3

11,5

Producción 26 3/4"

Figura Nº6.13


Página 49


6.3.1.- Diseños de Perforación Dentro de los problemas detectados durante las visitas realizadas por profesionales

de ASP Blastronics, se pudo detectar que los actuales diseños de producción realizados en el rajo, poseen un error de concepto al realizar la proyección del espaciamiento de los pozos con respecto al Este y el Burden con respecto al Norte (ver figura 6.14), esto genera un ángulo entre la Buffer y el espaciamiento de 79,4, generando un diseño asímetrico con distribución irregular de la energía del explosivo.

Tronadura 17 B 4190 Teórico

7036550

7036600

7036650

473150 473200 473250 473300

E

N

79,4º

Figura Nº6.14

6.3.2.- Problemas de Precisión en Perforación Se pudo detectar además, que la perforación de diseños tenia errores de precisión.

Esta falta de precisión no es producto de la desviación del tiro una vez empatado, sino que se debe a una falta de cuidado en el momento de empatar la perforación. Datos tomados del Displan pusieron de manifiesto estos problemas en la perforación, como los observados en la tronadura 17 del banco 4210 (ver figura 6.15), esto provoca que un diseño que fue ideado para una condición de roca dada, reciba una mala distribución del explosivo, lo que se traduce en un factor de carga irregular(ver figura 6.16), teniendo como consecuencia sectores con alto fracturamiento y sectores con presencia de bolones.


Página 50


Tronadura 17 B 4190 Real

7036550

7036600

7036650

473150 473200 473250 473300

E

N

Figura Nº6.15

Figura Nº6.16


Página 51


6.3.3.- Retardos y Secuencias de Iniciación En las tronaduras de Producción, en general los retardos utilizados y secuencia

empleada están en la dirección correcta, utilizándose una secuencia en diagonal y en algunas ocasiones en cuña.

6.3.4.- Secuencia Tronadura de Contorno

En la tronadura de contorno debiera orientarse la combinación de retardos y

secuencia de iniciación hacia el mejor uso de las 2 caras libre disponibles, buscando simultáneamente el mejor desplazamiento (menor confinamiento, menor daño) hacia la plataforma disponible en el banco (asumiendo que ya fue perforado en esa dirección).

6.3.5.- Sobrequebradura y Daño

La actual práctica de PreCorte, no cabe duda, ha funcionado en mayor o menor

grado, como función directa del lugar de la mina en que se realiza, debido fundamentalmente a que el parámetro de mayor influencia para el éxito o no de un PreCorte es la condición del macizo rocoso en que se ejecuta, particularmente el grado, condición y orientación del fracturamiento, por sobre aspectos de distribución o cantidad de explosivo y líneas buffer, etc. El alto costo de emplear el PreCorte en forma regular debe ser tomado en cuenta al momento de evaluar sus potenciales beneficios, probabilidad de éxito y aplicabilidad.

6.3.6.- Eficiencia del Precorte

El actual diseño del PreCorte para 4” y 3 ½”, está dentro de los rangos llamados

“promedios o habituales”, como es el espaciamiento de 1,5 m. (el que fue reducido a 1,2 m.) y factor de carga de aproximadamente 0.90 Kg/m2. La actual distribución de la carga explosiva consiste de una carga de 7.2 Kg de ENALINE de 1 ¼”*8 m, lo que permite un desacople del explosivo con las paredes del tiro, lo que representa precisamente una buena distribución y permite que los gases del explosivo con alta presión y temperatura pueden fluir con facilidad.

Los PreCortes evaluados produjeron en los sensores (geófonos) ubicados a 3 m. de

distancia y 6 m. de profundidad, niveles de vibración que en algunos casos saturaron el máximo posible de medir de 1100 mm/s, valor que por si sólo da cuenta del intenso impacto por onda de choque que provoca (en toda dirección) las cargas explosivas detonadas en forma instantánea. Esta magnitud de vibración indica que a 3 m. de distancia se estaría produciendo fracturamiento intenso a nivel de matriz de roca y extensión de fracturas pre-existentes, degradando en consecuencia la competencia del macizo rocoso en su vecindad.

La actual detonación simultánea (en alguno de los casos se quemaron más de 50

tiros) de todo el PreCorte con esta importante carga concentrada en el fondo (7,2 Kg de ENALINE), también afecta negativamente en el control de daño, puesto que a determinadas distancias aparecen actuando a distancias equivalentes simultáneas 21,6 Kg (3 tiros), 36 Kg (5 tiros) o a mayor distancia los 360 Kg (caso ejemplo con 50 tiros). El trabajo conjunto de estos tiros y el volumen de gases contenidos en la carga de fondo, se traducen en la superficie en un evidente levantamiento de la zona alrededor del collar (efecto cráter), fenómeno que a 2 ó 3 m. de la superficie será mínimo (tal ves unidades de mm), pero


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suficiente para dilatar, expandir y hacer perder cohesión a las fracturas y bloques en esa zona (dañada además previamente por la pasadura del banco superior), lo que redunda finalmente que una ves extraído el material una parte de la cresta o parte superior del PreCorte se desprenda.

Es muchas veces contraproducente exigirle al PreCorte un trabajo más allá de lo

que se supone su función básica o fundamental, como es la de crear un plano de discontinuidad o fracturas nuevas entre tiros adyacentes, para a través de ellas filtrar desde los tronaduras de producción el daño potencial por vibración, gases, etc., separando y aislando al macizo rocoso remanente de un mayor daño. Si además de este trabajo, se le asigna la función de quebrar, remover y/o desplazar el material a nivel de pata, puede terminar realizándose a medias ambas funciones y o produciéndose efectos mutuamente negativos. Para el caso de las tronaduras analizadas en la zona Sur y Norte del rajo se evidencio un pobre aporte del PreCorte, haciéndose evidente esto en el monitoreo de la tronadura 40-41 del banco 4210, en la que se dispusieron sensores dentro de la tronadura y detrás del PreCorte arrojando como resultados modelos de comportamiento que no tuvieron un significativo cambio, concluyendo que el plano de discontinuidad que debía generar el PreCorte no se realizó.


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7.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES La tronadura representa una de las operaciones unitarias de mayor relevancia

dentro del proceso de producción. Su objetivo debe tender hacia logros globalizados

como satisfacer a clientes importantes, como son; un carguío y transporte de material

eficiente, maximizar el proceso de chancado y molienda y garantizar la estabilidad a los

Taludes de la mina.

En consecuencia, bajo metas globales de trabajo la operación de perforación y

tronadura debe enmarcarse en concordancia con dichas metas requiriendo un proceso de

mejoramiento continuo que necesariamente haga de su ingeniería un trabajo actualizado

que involucre controles importantes, tales como, una implementación bajo control,

documentar la información y, medir y evaluar los resultados en forma rutinaria.

Para lograr mejoras importantes en el proceso se deben medir objetivamente sus

resultados ¡ No se puede mejorar lo que no se puede medir !.

Las principales conclusiones de trabajo realizado se presentan a continuación :

SECTOR CUÑA

En la extracción del material asociado al sector de la cuña, se recomendó e implemento

un diseño de tronadura controlada en bancos de 10m con perforación en pequeño

diámetro.

El diseño controlado cumplió exitosamente la extracción del material asociado a la cuña,

dejando paredes sanas incluso con presencia de ½ cañas y un talud estable. Se debe

tener presente que la extracción del material se inició en el Banco 4320 con una roca de

muy baja competencia (Vp < 1000 m/s) y llegó durante el desarrollo del estudio al Banco

4280 en roca de mejor calidad (Vp 1800 m/s).

El diseño de tronadura controlada empleado cumple las siguientes características: malla

de perforación trabada, perforaciones de producción en 4 ½” de diámetro con burden y

espaciamiento de 4m x 5m respectivamente, perforación de una línea buffer en 4” y


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3.5m x 4m y un PreCorte en 4” espaciado a 1.5m. El factor de carga empleando ANFO

fue de 190 kg/ton en producción y de 155 kg/ton en la Buffer. El diseño final en detalle

se muestra en la figura 4.7

Se realizó la caracterización de algunos sectores de la mina en términos de modelos de

comportamiento de vibración en el campo cercano y lejano, lo cual permitirá efectuar un

control permanente de la vibraciones en los taludes de trabajo en los sectores evaluados.

Los modelos de vibraciones de Campo Lejano y Campo Cercano con y sin PreCorte

sirvieron como herramientas de diseño con las que se dimensionaron las cargas

explosivas de producción, línea buffer y en esta última evaluar su posición o distancia

respecto de la Línea de Programa o cara final del banco.

La utilización de precorte produjo un 42% de filtro al paso de las vibraciones (Banco

4280), medición efectuada objetivamente mediante el monitoreo y técnica sísmica Cross

Hole. El diseño de precorte empleado corresponde a una diseño de 4” de diámetro de

perforación, espaciamiento de 1.5m, carga explosiva de Enaline desacoplada

lateralmente de 1 ¼” x 8m.

Reducir el tiempo dentro del tiro (de 1000ms a 600ms) y aumentar el tiempo entre tiros

(de 35ms o 42ms a 65ms), a fin de reducir el riesgo de acoplamiento y superposición de

las vibraciones de cargas adyacentes, optándose finalmente por la combinación 65-

1000.

Emplear mayor tiempo entre las dos últimas filas del disparo, de 100ms a 200ms,

reduciendo con ello el confinamiento y el daño potencial por efectos de los gases del

explosivo, los que actúan preferentemente sobre un macizo rocoso muy fracturados.

También para satisfacer igual control se estableció un máximo de 4 filas y en los posible

con cara libre.

La técnica sísmica de Cross Hole demostró ser capaz de caracterizar la condición del

macizo rocoso por medio de su Velocidad de Onda – P (Vp) y comparar su disminución y

deterioro, como consecuencia de las vibraciones generadas por las tronaduras cercanas.


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Se estableció en un comienzo para el Sector de la Cuña un Criterio o Umbral de daño de

167mm/s, valor sobre el cual se extiendes fracturas preexistentes (correspondiente a ¼

del PPVc de 667 mm/s).

Tanto al inicio como durante el transcurso del estudio se analizaron diferentes escenarios

de diámetros de perforación (4”, 4 ½”, 5 ½” y 6 ¾”), para cada unos de los cuales se

estimaron las mallas de perforación, ubicación (respecto de la LP) y cargas explosivas

(densidad de carga lineal y tacos), que produjeran igual resultado operacional estimando

principalmente la fragmentación resultante, pero por sobre todo que aseguraran la

adecuada protección y control del daño a las paredes.


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SECTOR COIPA NORTE

En Coipa Norte el trabajo se concentró principalmente en los Bancos 4180 y 4170 y

Sector Norte y Sur del Pit. En estos sectores se realizó una instrumentación y monitoreo

de vibraciones para establecer su comportamiento y evaluar el Pre Corte y la condición

del macizo rocoso.

De las tronaduras evaluadas en el Sector Sur (40 – 41 Banco 4210), se midieron las

vibraciones en un sector sin precorte (zona de producción en 6¾”) y atrás del PreCorte

en 4”, producto de ellas, se generó un modelo vibraciones para el campo cercano y

lejano, evaluándose el cambio sufrido por el macizo rocoso sometido a mayores niveles

de vibraciones.

Los datos medidos y los modelos ajustados para las mediciones con y sin PreCorte, no

muestran prácticamente ninguna diferencias, es decir, las vibraciones registradas son

similares y no dan cuenta de ningún tipo de filtro que se espera genere el Pre Corte, si

éste ha sido capaz de generar un nuevo plano de fractura o discontinuidad entre tiros.

El macizo rocoso presente en el lugar, se caracteriza por una competencia mayor con

valores de Vp sobre los 2000 m/s y un PPVc de 1289mm/s, se detectó una reducción en

la competencia del macizo de un 37% cuando la vibración máxima sobrepasó en un 15%

la PPVc (Máximo medido de 1051 mm/s), es decir, en el rango entre 1 a 4 veces el

PPVc, donde el daño se manifiesta por la de creación de nuevas fracturas

En el Sector más la Norte del Pit (Tronaduras 46 y 33), se procedió con igual

metodología a evaluar el comportamiento de las vibraciones y del macizo rocoso. En

este sector las mediciones de Cross Hole arrojaron valores notoriamente mayores de Vp

(aproximadamente de 3800 m/s), reflejando la mayor competencia y dureza. En forma

similar el PC no significo un aporte en reducir o aislar el macizo a proteger respecto de

las tronaduras cercanas. El PPVc para este sector es de 1289 mm/s y con vibraciones

cercanas al 63% de éste (813 mm/s), se detectó una reducción en la calidad del macizo

de un 16%, justificable dado que la magnitud de vibración registrada esta en el rango

entre ¼ y 1 vez el valor del PPVc.


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Se experimentaron pequeñas variaciones el PreCorte destinadas a mejorar su

rendimiento o eficacia, disminuyendo su espaciamiento de 1.5m a 1.2m (tronadura 02

Banco 4170), con igual resultado, es decir sin mostrar diferencia respecto de las

mediciones sin precorte. La explicación de este fenómeno se basa en una combinación

de factores, como son la mayor competencia de la roca (mayor resistencia a la tracción

de la matriz), el fracturamiento y la baja presión de barreno efectiva producida por el

explosivo en este diámetro para este macizo. Par mejorar el diseño de Pre Corte se

debiera considerar un aumento el explosivo desde 1 ¼” x 8m a uno de 1 ½” x 8m y

perforar el PreCorte en 3 ½”, aspectos que en conjunto pueden ayudar pero

probablemente no en forma significativa, con notorios requerimientos de perforación y

costos.

De acuerdo a lo anterior, se recomienda en forma paulatina experimentar diseños de

tronadura controladas o de contornos SIN Pre Corte, bajo el esquema de tronaduras que

tengan una mitad con PreCorte y otra Sin PreCorte (con dimensiones mínimas de 50m),

o alternativamente tronaduras consecutivas con y sin precorte, para evitar mayores

cambios en el macizo, evaluando así en forma práctica sus resultados en términos de la

cara del banco, su estabilidad, bloques sueltos, etc.

Para el caso de eliminar el PreCorte, especial atención recaerá sobre la tronadura de

contorno, principalmente en lo que dice relación con el diámetro de perforación, en cual

deberá ser de 6 ¾” tanto para producción como para la línea buffer, cualquier opción

que signifique perforara a lo menos la buffer el menor diámetro debe ser condición

prioritaria (5 ½” o 4 ½”), ya que por esa vía se reducen notablemente los kilos por tiro y

especialmente la concentración lineal de carga, que para el caso del ANFO en 6 ¾” es

de 18K/m, de 12 Kg/m en 5 ½” (67%) o 8 Kg/m en 4 ½” (44%). Otro aspecto importante

de este diseño será la distancia entre la buffer y la LP, tomando como criterio inicial

distancias del orden de 4.0 a 4.5m en 6 ¾” (para 100Kg en 5.5m de largo y

espaciamiento de 4 m) o incluso mayores, asumiendo como costo inicial algunos

problemas para alcanzar la pata, pero no comparable con el caso inverso, que por usar

mucha cercanía se afecte irremediablemente el banco final.


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Diseño aplicable a la Buffer para eliminar el PreCorte:

1. Mantener el diseño actual de tronaduras de contorno y eliminar solamente el

PreCorte, es decir Buffer a 4 m de la línea de Programa, con una carga de 5.5 m

de ANFO y un espaciamiento de 4 m.

2. Mejorar la Buffer, al reducir el espaciamiento de 4 a 3,5 y disminuyendo también

en explosivo de esta (5.5 a 5 m), logrando con esto tener una mejor distribución

del explosivo.

3. Se podrá ajustar la distancia entre la Buffer y la Línea de Proyecto en caso de no

ser satisfactoria. Si existiese sobre quebradura se debería alejar ½ m la Buffer de

la línea de proyecto . En el caso de la presencia de patas se debería acercar ½ m

la Buffer de la Línea de Proyecto.

modelamiento de vibraciones - mina coipa

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