Cálculo y Diseño de Cortes en Minería: Secuencia de Disparos y Control de Muralla

Diseño y Secuencia de un Corte en Minería

Paso 5: Simplificación del Proceso

Para simplificar el proceso, se realizó la figura (no incluida en este extracto, pero esencial para la comprensión).

Parámetros clave:

• Distancia Horizontal, L
• Profundidad del corte, H
• Pasadura, J
• Burden (B) y Espaciamiento (S)

Paso 6: División del Corte y Disposición de Tiros

El corte se divide en dos partes:

• Parte 1: 0 a 80 m
• Parte 2: 80 m a 150 m

El ancho requerido para la rampa es de 30 m. Aunque existen muchas combinaciones posibles, para esta profundidad se utilizará un burden y espaciamiento de 7 m. La disposición de los tiros se muestra en la imagen (no incluida), y los valores de Burden a distintas posiciones se presentan en una tabla (no incluida).

Paso 7: Determinación del Largo del Tiro

Se determina el largo del tiro (largo de tiro + pasadura) para cada sector de la rampa. Los detalles se encuentran en la tabla 6.2 y la figura 6.10 (no incluidas).

Paso 8: Cálculo de la Carga de Explosivo

Para la zona de 7x7 m, el largo del taco (T) se calcula como:

T = 0.64 * B

Para ANFO, se tiene la siguiente fórmula para calcular la masa de explosivo (W):

W = (π/4) * D² * (H + J - T) * 850

Donde:

• D: Diámetro del tiro
• H: Profundidad del corte
• J: Pasadura
• T: Largo del taco
• 850: Densidad del ANFO (kg/m³) - Valor de referencia, puede variar

El largo de la columna de carga de explosivo es de 9.3 m.

Para la zona "shallow" (2x2 m), se utiliza un solo explosivo encartuchado de 0.203 m (8") de diámetro y 0.490 m (10") de largo por cada tiro. El total de explosivo se calcula como:

W = (π/4) * D² * L * 850

Donde L es el largo del explosivo.

El largo del tiro, convertido al diámetro del tiro completo (0.250 m), es de 0.32 m. Este valor es aceptable según la tabla 6.3 de Chung 1982 (no incluida).

Paso 9: Secuencia de Disparos y Control de Muralla

El corte se puede completar en un solo disparo o en secciones.

Ventajas de un solo disparo:

• Minimiza las perturbaciones al pit.

Desventajas de un solo disparo:

• Requiere un gran número de retardos para evitar una explosión excesiva, lo que aumenta la probabilidad de cortocircuitos.

La figura 6.11 (no incluida) muestra la secuencia de 50 a 150 m.

La iniciación comienza simultáneamente en los dos tiros del fondo, lo que ayuda a la ruptura de la rampa y reduce la proyección de rocas ("flying rocks") y los cortocircuitos.

Se utilizan retardos estándar:

• 25 ms: Extremo profundo ("Deep end")
• 15 ms: Extremo poco profundo ("Shallow end")

La figura 6.12 (no incluida) muestra una secuencia con control de muralla en la tronadura.

• Se perfora hasta el final.
• No se utiliza más de 1/3 de la carga normal en esos tiros.

Esto permite disminuir la vibración por tronadura en las murallas. Se utilizan retardos de 15 ms en todas las líneas de disparos. Se puede usar una combinación de retardos de superficie y de fondo ("in-hole").

Ejercicios de Perforación y Tronadura

Ejercicio 1: Cálculo de Energía Cinética y Potencia

Calcular la energía cinética (Ec) y la potencia (Pm) de una perforadora hidráulica con las siguientes características:

• Presión de trabajo: 200 bar
• Carrera del pistón: 80 mm
• Diámetro del pistón: 60 mm
• Frecuencia de impacto: 80 Hz

Respuesta: EC = Pm * Ap * Lp

Solución:

1. Convertir la presión de trabajo a kg-f/m²:
   • 1 bar = 10197.16 kg-f/m²
   • 200 bar = 200 * 10197.16 kg-f/m² = 2039432 kg-f/m²
2. Calcular el área de perforación (Ap):
   • Ap = π * (radio)² = 3.14 * (30 mm)² = 2827 mm² = 0.002827 m²
3. Convertir la carrera del pistón (Lp) a metros:
   • Lp = 80 mm = 0.08 m
4. Calcular la energía cinética (Ec):
   • Ec = 2039432 kg-f/m² * 0.002827 m² * 0.08 m = 461.23 kg-f/m
5. Calcular la potencia (Pm). Considerando que la frecuencia (ng) es 80 Hz, y que cada ciclo tiene un avance y retroceso, se tienen 40 golpes por segundo, o 2400 golpes por minuto:
   • Pm = Ec * ng = 461.23 kg-f/m * 2400 golpes/min = 1106952 kg-f*m/min
6. Convertir a KW/h
   • 1 kg-f*m/min = 0.00000272 KW/h, entonces.
   • Pm = 3 KW/h

Ejercicio 2: Cálculo del Empuje Mínimo

Determinar el empuje mínimo necesario para perforar una roca de 210 MPa de resistencia a la compresión, usando una perforadora rotativa con boca de 4 pulgadas.

Respuesta:

Solución:

1. Convertir la resistencia a la compresión (RC) a libras/pulg²:
   • 1 MPa = 145.04 libras/pulg²
   • 210 MPa = 210 * 145.04 libras/pulg² = 30458.4 libras/pulg²
2. Calcular el empuje mínimo (Em):
   • Em = 28.5 * RC * D = 28.5 * 30458.4 libras/pulg² * 4 pulgadas = 3472257.6 libras