Medición del Movimiento de la Voladura para Minimizar la Pérdida del Mineral y la Dilución.

AUTOR: Rodríguez S. Cristian, Fuentealba T. Rodrigo, Split Engineering Chile. Santiago, Chile COAUTOR : Mr. Darren Thornton, Blast Movement Technologies. Brisbane, Australia

RESUMEN: Cuando se están explotando selectivamente minerales de alto valor, resulta crítico para la economía de una operación el controlar las pérdidas de mineral y la dilución. Este trabajo tiene por objetivo mostrar una nueva tecnología que permite medir en forma precisa y práctica el movimiento tridimensional que experimenta el Muck Pile después de realizarse la voladura, cuantificar el movimiento tridimensional y mostrar los beneficios potenciales de mejorar el control de la ley. El procedimiento que se debe desarrollar en terreno para lograr el objetivo planteado es muy sencillo y práctico. Consiste en la ubicación de transmisores de RF de baja frecuencia que emiten una señal. Dichos transmisores se colocan dentro de una encapsulado de poliu retano de alta densidad, resistente y capaz de soportar la energía liberada por la voladura, estos transmisores son luego posicionados en pozos adyacentes a los pozos de producción. Una vez realizada la voladura, los transmisores son buscados en el Muck Pile con un detector que capta la señal emitida por los transmisores, entregando información de la profundidad y de la posición final de cada uno. De esta manera, conocida la posición inicial y final de los transmisores se podrá monitorear de manera exacta y directa el traslado del bloque de mineral inmediatamente después de la voladura. Como resultado se obtendrá la ubicación del cuerpo del mineral pre-voladura y post-voladura, lo cual permitirá llevar a cabo un control más exhaustivo de la dilución, punto crítico para la mayoría de las operaciones mineras.

PALABRAS CLAVE: Transmisores de RF de baja frecuencia, Detector.

1 INTRODUCCIÓN

Una gran cantidad de minas a cielo abierto poseen depósitos altamente heterogéneos

con el mineral diseminado en variados cuerpos de diferente ley. Una economía de corte

es determinada para cada operación minera y cualquier material con menos

mineralización es designado como desecho. Un modelo geológico es desarrollado y

proporciona un mapa tridimensional de las zonas de mineral y lastre. El mineral es

excavado y arrastrado al concentrador mientras el lastre es transportado a un vertedero

ubicado convenientemente.

La voladura de estos bloques es necesaria para fragmentar el macizo rocoso y

proporcionar así una excavación eficiente. Sin embargo, la voladura también causa el

movimiento de la roca y esto es perjudicial para la delineación exacta de las regiones de

mineral y lastre en el muck pile. Las consecuencias pueden ser la pérdida de mineral (el

mineral desplazado a una región marcada como lastre es descartado) y la dilución (el

lastre es mal clasificado como mineral y enviado a la concentradora). Por otra parte, si

el movimiento puede ser medido con exactitud, la pérdida de mineral y la dilución

pueden ser reducidos existiendo ahorros significativos. Entonces, importantes mejoras

pueden ser realizadas. Esto es particularmente importante para depósitos donde el

mineral tiene un alto valor, como por ejemplo en vetillas de oro o pozos de alta ley en

minas de cobre.

Este paper presenta un nuevo sistema revolucionario que proporciona el movimiento

exacto de los vectores tridimensionales, aproximadamente una hora después de la

voladura. Desde esta información, los bordes del bloque del mineral pueden ser

ajustados para representar el movimiento moderado y entonces la excavación puede

ser optimizada.

El beneficio de este nuevo sistema es obtener con exactitud los bordes del bloque de

mineral post voladura, reduciendo al mínimo la pérdida de mineral y la dilución. La

Figura #1 muestra el valor en dólares americanos de oro perdido para varias

combinaciones de movimiento y leyes, para bloques de mineral de ancho de 50 m y 5 m

de alto. Por ejemplo, si hay un error de 6 m entre la posición marcada y la ubicación real

del mineral en un banco:

• Si el bloque posee una ley de 4 g/t, se pierden alrededor de USD $200.000;

• Si la ley del mineral es 8 g/t, la pérdida es sobre USD $350.000.

• Omitiendo el borde del mineral por solo 1 m podría resultar en una pérdida de oro de

hasta USD $70.000.

Figura #1. Perdida para distintas combinaciones de movimiento y ley de mineral.

2 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE MONITOREO DEL MOVIMIENTO DE LA

VOLADURA.

El sistema consiste en un transmisor de RF de baja frecuencia insertado en un

encapsulado de poliuretano de alta densidad con un diámetro de 150 mm (Figura #2), el

cual es colocado en un pozo dedicado para este transmisor, localizado a 1,4 m de la

perforación más cercana que forma parte del pattern de voladura. Normalmente, se

ubican en promedio 10 a 15 transmisores en cada voladura.

Después de colocados los transmisores en los pozos estos deben ser activados por un

dispositivo para que comiencen a emitir su señal, dicha señal estará disponible por un

periodo de tiempo no mayor a 30 horas (vida del Transmisor).

Figura #2.Transmisor de plástico de 150 mm de diámetro .

Inmediatamente después de la voladura, cada transmisor es localizado utilizando un

detector desarrollado especialmente para realizar este trabajo (Figura #3). La ubicación

del transmisor sobre la superficie del muckpile, es determinada directamente (es decir,

no requiere procesamiento de datos), mientras que la profundidad es determinada por la

atenuación de la señal de cada transmisor en sitio (potencia de RF v/s Distancia). Luego

se puede pintar una marca en la superficie del muck pile en la posición localizada, para

una inspección posterior utilizando medios convencionales. Una vez que se conocen las

coordenadas iniciales y finales, se realiza un cálculo para determinar los vectores del

movimiento horizontal y tridimensional.

Dependiendo de la disponibilidad de los topógrafos de la mina, los vectores del

movimiento tridimensional de cada transmisor pueden estar disponibles

aproximadamente en algunas horas después de realizada la voladura.

Para evaluar la exactitud del sistema, se han recuperado varios transmisores en terreno

y sus ubicaciones inspeccionadas. Una comparación entre la ubicación estimada y la

ubicación inspeccionada proporciona una medida de la exactitud del sistema. Se estima

que el error esta entre ± 0.1 m y ± 0.5 m, dependiendo de la profundidad.

Figura #3. Localización de los transmisores después de la voladura.

3 METODOLOGÍA

Como se describió anteriormente, una vez que se conocen las coordenadas iniciales y

finales, con un simple cálculo se podrá determinar el movimiento horizontal y

tridimensional de los vectores. La determinación de los vectores del movimiento del

mineral es sólo el primer paso para reducir la pérdida de mineral y dilución. El siguiente

paso es traducir la ubicación original de los bloques de mineral a su posición post

voladura. Hay dos modos de realizar esto:

(A) Utilizar vectores que han sido medidos en la voladura y utilizar una distancia

promedio ponderada (u otro método conveniente), para determinar el vector del

movimiento en cada vértice del polígono que define el bloque de mineral.

(B) El promedio estimado del vector del movimiento para varias regiones de las

voladuras desde datos y experiencias obtenidas por el Cliente en voladuras similares.

4 DEFINICIÓN DE PÉRDIDA Y DILUCIÓN

Las pérdidas ocurren cuando el mineral es clasificado erróneamente como lastre y

enviado al botadero. Similarmente, la dilución ocurre cuando mineral de baja ley es

enviado a la planta de procesamiento. La Figura #4 es un bosquejo simplificado de

dónde ocurre la pérdida y la dilución cuando un bloque de mineral se mueve durante la

voladura, pero es extraído de la ubicación original. El rectángulo grande representa el

borde de una voladura eficaz y los pequeños círculos dentro del rectángulo son las

perforaciones o pozos de la voladura. La ubicación original del bloque de mineral es

representada por el rectángulo sombreado sólido. Una flecha gruesa indica la dirección

del movimiento, y en este caso es perpendicular al bloque de mineral. Las líneas

punteadas representan la ubicación del bloque de mineral después de ser movido por la

voladura. La pérdida de mineral esta representado por el rectángulo de color azul post

voladura, mientras que la dilución esta representada de color verde oscuro. En términos

prácticos, si el bloque de mineral fue marcado en su ubicación original y excavado,

entonces el área designada como dilución es en realidad desecho y es enviada a la

planta de procesamiento. Asimismo, el área que es designada como estéril pero es en

realidad mineral, sería excavada y desechada.

Figura #4. Ilustración de cómo ocurre la dilución y perdida de mineral debido al movimiento

del bloque de mineral.

Burden 5.5 mtsEspaciamiento 6.5 mtsDiametro de perforacion 229 mmSobreperforacion 1.8 mtsTaco 4 mtsLongitud de Explosivo 7.8 mtsFactor de Carga 0.43 Kg/ton

5 RESULTADOS DE TRABAJO EN TERRRENO

Los siguientes resultados de trabajo en terreno son de una mina de oro a cielo abierto.

Los parámetros del pattern de voladura durante el estudio son resumidos en la Tabla 1.

El factor de carga es relativamente alto (0.43 Kg/t), pero esto es debido a que el mineral

que está conglomerado es muy duro y es tradicionalmente difícil de romper. El pattern

fue ajustado en un esfuerzo de solucionar en el momento problemas de fragmentación y

ahora es 5.5 m x 6.5 m con perforaciones de 229 mm de diámetro. Lamentablemente,

factores de carga más altos a menudo se traducen en un mayor movimiento del mineral.

La solución de utilizar más energía explosiva para mejorar la fragmentación ha

agravado la delineación exacta de las regiones de mineral y estéril en los muck piles

resultantes.

Tabla 1: Resumen del Pattern de Voladura

6 UBICACIÓN DE LOS TRANSMISORES

El número total de transmisores instalados en 12 voladuras fue 81, con 68 de éstos

detectados (el 84%). Se sospecha que la mayoría de los "perdidos" terminó en un lugar

demasiado profundo para ser detectados (Tabla 2). Esto se comprueba en las voladuras

que eran más pequeñas y confinadas. También, es probable que un par de

transmisores fueran lanzados en el borde del rajo.

Tabla 2: Resumen de la detección de transmisores.

Parte

Superior Parte

Inferior Total Numero 51 30 81 Detectados 46 22 68 Porcentaje 90% 73% 84%

7 VECTORES DE MOVIMIENTO

El movimiento promedio horizontal en la parte inferior del pozo fue aproximadamente

9.3 m, casi el doble que en la parte superior del pozo, ya que este solo se desplazo 4.7

m (Tabla 3). Esto era de esperar ya que la mayor parte de la carga explosiva está en la

parte inferior del pozo, y de ahí que su influencia sobre la masa de roca circundante se

reduzca rápidamente con el incremento de la distancia de ésta. La Figura #7 es un

histograma del movimiento horizontal de todas las pruebas realizadas, separadas según

la ubicación del transmisor dentro del pozo. Los diferentes movimientos en varias zonas

de la voladura (en el frente, atrás, en el borde y centro) causan la naturaleza multimodal

de los histogramas.

Tabla 3: Resumen de los movimientos horizontales.

Parte Superior Parte InferiorPromedio 4.7 9.3Maximo 11.7 15.4Minimo 1 4.9

Movimiento Horizontal mts

Figura #7. Histograma del movimiento horizontal.

La Figura #8 es un gráfico del movimiento horizontal versus la profundidad inicial del

transmisor. Aunque hay bastante dispersión en estos datos, hay claramente una relación

directa de que el movimiento se incrementa con la profundidad. Los datos han sido

subdivididos en cuatro regiones (centro, borde, frente y atrás). Por ejemplo, se puede

visualizar que el movimiento horizontal mínimo para toda la voladura ocurre en la parte

trasera cerca de la superficie, mientras que el movimiento máximo ocurre en la profundidad

de la parte trasera. Este resultado se confirmo con las evidencias de un video de alta

velocidad, recopilado por los investigadores de la mina.

Figura #8. Grafico del movimiento horizontal versus la profundidad inicial.

La Figura #9 muestra una planificación típica del pattern de una voladura, en donde los

pozos adicionales para colocar los transmisores son los círculos de color azul. Las líneas de

isotiempo son las líneas onduladas de colores. Las flechas que unen las ubicaciones

iniciales y finales de los transmisores indican los vectores del movimiento. La dirección del

movimiento fue perpendicular a las líneas de isotiempo, como es esperado dentro de la

teoría de la voladura.

Figura #9. Pattern de voladura con las líneas de isotiempo y los vectores de movimiento horizontal.

La Figura #10 muestra el movimiento del mineral de alta ley. Si el mineral fuese extraído de

su ubicación original, aproximadamente el 50% del bloque o aproximadamente 1200 onzas

de mineral se perdería. Hay casos en donde bloques estrechos de mineral fueron orientados

perpendicularmente a la dirección del movimiento causando potencialmente una pérdida

completa del mineral, si fuera extraído en su posición original.

Figura #10. Reubicación del bloque de mineral.

8 CONCLUSIONES

El objetivo del trabajo en terreno fue desarrollar una plantilla del movimiento del macizo

rocoso para el modelo actual de la voladura, para luego ser aplicado en futuras voladuras

similares. La dirección del movimiento era típicamente perpendicular a las líneas de

contornos, confirmando lo que se espera de la teoría. El movimiento promedio del mineral en

la parte superior del pozo fue 4.7 m y el promedio para la parte inferior fue 9.3 m, con un

movimiento horizontal máximo de 15.4 m. Los bloques de mineral fueron interpretados según

estos resultados para estimar el costo de pérdida de mineral y dilución para las voladuras

monitoreadas. Se estimó que el valor potencial de oro perdido de las ocho voladuras

monitoreadas, era sobre los USD $ 1.5 millones, mientras que el costo de dilución (el

procesamiento del estéril) fue aproximadamente unos USD $ 0.5 millones. La pérdida de

mineral cuesta aproximadamente tres veces más que la dilución.

El movimiento a través de la voladura fue generalmente consistente en términos de dirección

y distancia con algunas excepciones, que por lo general podrían ser explicadas. Las medidas

demuestran que la distancia del movimiento se incrementa tanto como aumenta la

profundidad y es ascendente. Hay evidencias de que el borde del rajo "atrae" el material de

la cima del banco, pero este efecto se reduce con la profundidad. Esto es debido al burden

reducido en la parte superior del banco a lo largo del borde. La consistencia y la

previsibilidad en la cual el movimiento fue medido son muy alentadoras, y permitirán modelos

más exactos en el futuro.

9 REFERENCIAS

Gilbride, L, Taylor, S and Zhang, S, 1995. Blast-Induced Rock Movement Modelling for Nevada Gold Mines , Mineral Resources Engineering, Vol. 4, No. 2, pp 175-193. Harris, G W, Mousset-Jones, P and Daemen, J, 1999. Measurement of Blast-induced Rock Movement in Surface Mines by Application of Magnetic Geophysics, Trans. Institution of Mining and Metallurgy (Sect. A: Min. industry), 108, September-December 1999. Harris, G W, Mousset-Jones, P and Daemen, J, 2001. Blast Movement Measurement to Control Dilution in Surface Mines”, CIM Bulletin, Vol 94, No. 1047, pp 52-55. Taylor, S L, 1995. Blast-induced Movement and Its Effect on Grade Dilution at the Coeur Rochester Mine”, M.Eng. Sc. thesis, Mackay School of Mines, University of Nevada. 10 BIBLIOGRAFIAS Scott, A et al, 1996. Open Pit Blast Design Analysis and Optimisation, JKMRC, Brisbane Australia. ,2008. Manual del Especialista en Voladura, 17a Edición, International Society of Explosive Engineers, Cleveland Ohio USA.