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Cia. Minera San Cristóbal - SME

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Planeamiento de Ventilación<br />

asistida para la Unidad peruana<br />

<strong>San</strong> Cristóbal – <strong>Cia</strong>. <strong>Minera</strong> <strong>San</strong><br />

Cristóbal<br />

<br />

<br />

J. A. Corimanya<br />

Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú<br />

F. R. Méndez<br />

Cía.. <strong>Minera</strong> Volcan, Yauli, Perú


RESUMEN<br />

Muchas minas subterráneas en Sudamérica no<br />

cuentan con un sistema adecuado de ventilación<br />

debido a la falta de un planeamiento apropiado que<br />

puede ser alcanzado utilizando un software de<br />

simulación. En la Mina <strong>San</strong> Cristóbal, ubicada en<br />

Yauli - Perú, la utilización de esta herramienta ha<br />

sido de gran beneficio ya que gracias a esta<br />

herramienta se ha podido planificar y mejorar los<br />

circuitos actuales de ventilación y se ha tenido una<br />

aproximación bastante aceptable tanto en caudal<br />

como en caída presión. Debido a la gran dimensión<br />

de la mina y el constante avance de las labores de<br />

desarrollo, esta herramienta fue de gran ayuda para


RESUMEN<br />

ir generando circuitos futuros de ventilación en<br />

donde se puede incluir ventiladores y controles de<br />

ventilación como puertas, y reguladores y de esta<br />

forma ir prediciendo cambios en circuitos<br />

futuros. Muchas veces se han dejado de ejecutar<br />

labores porque su ejecución representaba problemas<br />

de ventilación en otras labores. Esto hace que el<br />

programa mencionado sea de gran beneficio<br />

económico ya que cualquier labor minera es bastante<br />

costosa. En la mina <strong>San</strong> Cristóbal, para el<br />

mejoramiento del sistema principal y secundario se<br />

viene invirtiendo en el desarrollo de cinco chimeneas<br />

con una longitud total 696 m y 3m de diámetro<br />

usando Raise Boring (RB).


RESUMEN<br />

• Este trabajo representa aproximadamente $ 920,000<br />

en costo de capital, y al no utilizarla estaríamos<br />

generando gastos innecesarios elevados. La Mina <strong>San</strong><br />

Cristóbal utiliza el programa VNET PC para generar<br />

circuitos principales para labores actuales y futuras.<br />

Para este fin, se hacen levantamientos de caudales y<br />

presiones de todas sus labores subterráneas, estos<br />

datos son comparados con los datos generados por<br />

el software, obteniéndose buenas correlaciones. Este<br />

artículo presenta los beneficios alcanzados en la<br />

planificación del sistema de ventilación de la Mina<br />

<strong>San</strong> Cristóbal con la ayuda de esta herramienta.


INTRODUCCION<br />

El presente trabajo tiene por objetivo comprobar la<br />

aplicación de la informática en el diseño, control y<br />

optimización de una red de ventilación de una mina<br />

mecanizada. En este caso se hace uso del Software<br />

de ventilación Vnet - PC.<br />

En el Perú, las operaciones mineras son reguladas<br />

por el reglamento de seguridad y salud ocupacional –<br />

Decreto supremo Nº 055-2010-EM.


INTRODUCCION


MINA SAN CRISTOBAL<br />

Ubicación : La Mina <strong>San</strong> Cristóbal,<br />

políticamente está ubicada en el distrito<br />

de Yauli, provincia del mismo nombre,<br />

departamento de Junín.<br />

Geográficamente se encuentra en el<br />

flanco este de la Cordillera Occidental<br />

de los Andes centrales del Perú; a 110<br />

Kms. en línea recta, de la ciudad de<br />

Lima.


Mina <strong>San</strong> Cristobal


MINA SAN CRISTOBAL<br />

ACCESIBILIDAD: La mina <strong>San</strong><br />

Cristóbal es fácilmente accesible,<br />

utilizando la carretera central, de la<br />

cual, cerca a la localidad de<br />

Pachachaca, parte un ramal de 20<br />

kilómetros que conduce a <strong>San</strong> Cristóbal;<br />

además, el ferrocarril central tiene una<br />

estación en Yauli a 12 kilómetros del<br />

área.


GEOLOGIA<br />

Geología Regional<br />

El distrito minero de <strong>San</strong> Cristóbal está<br />

localizado en la parte sur oeste de una amplia<br />

estructura regional de naturaleza domática<br />

que abarca íntegramente los distritos de <strong>San</strong><br />

Cristóbal y Morococha, conocida como el<br />

Complejo Domal de Yauli, que representa una<br />

ventana de formaciones Paleozoicas dentro<br />

de la faja intracordillerana de formaciones<br />

Mesozoicas.


Geología<br />

• Geología económica<br />

• La complejidad geológica del distrito ha<br />

dado lugar a la formación de una<br />

variedad de depósitos minerales que se<br />

extienden ampliamente en las rocas<br />

calizas y filitas.<br />

• Después de la última etapa del<br />

plegamiento "Quechua" y la formación<br />

de las fracturas de tensión, vino el<br />

período de mineralización


Geología económica<br />

Soluciones residuales mineralizantes<br />

originadas probablemente de los stocks<br />

de monzonita cuarcífera, invadieron el<br />

área dando lugar a la formación de<br />

vetas, mantos y cuerpos.<br />

Los minerales económicos que se<br />

explotan en la Mina <strong>San</strong> Cristóbal son:<br />

Galena, Esfalerita, Tetraédrica y<br />

calcopirita en menor cantidad y como<br />

ganga están representados el Cuarzo,<br />

pirita, Calcita y filita.


RESERVAS<br />

• Las reservas estimadas para la mina<br />

<strong>San</strong> Cristóbal tuvieron un ligero<br />

aumento con respecto al año anterior<br />

debido a la persistencia de la<br />

mineralización en las estructuras<br />

principales: Veta 722, 658, Split 658 y<br />

para este año se incluye la Veta<br />

Ferramina, veta al techo de las<br />

principales


PLANO UBICACIÓN YACIMIENTO


Reservas al 31-12-2011


Sumario variación reservas


Cuadro variación reservas


PROGRAMA PRODUCCION<br />

Datos Ene-12 feb-12 mar-12 abr-12 may-12 jun-12 jul-12 ago-12 sep-12 oct-12 nov-12 dic-12 Total-2012<br />

ProdT 135,000 128,500 135,000 132,500 135,000 132,500 135,000 135,000 132,500 135,000 132,500 135,000 1,603,250<br />

Cu % 0.15 0.15 0.16 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15<br />

Pb% 0.65 0.99 1.00 1.03 0.98 0.99 1.02 1.02 1.02 1.02 1.02 1.02 1.01<br />

Zn % 5.65 6.32 6.33 6.39 6.42 6.42 6.46 6.46 6.46 6.46 6.46 6.46 6.42<br />

Ag. Oz. 122.5 120.2 121.7 119.9 116.7 117 116 116 116 116 116 116 117.77


PROGRAMA PREPARACION Y AVANCES<br />

Mina <strong>San</strong> Cristobal<br />

Desarrollos Ene-12 Feb-12 Mar-12 Abr-12 May-12 Jun-12 Jul-12 Ago-12 Sep-12 Oct-12 Nov-12 Dic-12 Total 2012<br />

Horizontal 488 567 497 447 572 505 522 555 507 642 440 310 6.052<br />

Inclinado 490 350 440 360 230 290 210 320 350 260 250 130 3.680<br />

Total desarrollo 978 917 937 807 802 795 732 875 857 902 690 440 9.732<br />

Preparación<br />

Laboreo horizontal 1.204 1.239 1.239 1.334 1.094 1.093 1.139 1.245 1.058 1.080 1.159 1.296 14.178<br />

Exploración<br />

Laboreo horizontal 370 445 440 425 375 375 315 370 420 430 350 365 4.680<br />

Chimeneas ventilación<br />

Laboreo vertical 215 194 160 150 160 120 150 120 120 100 60 120 1.669


PROGRAMA INVERSION CHIMENEAS<br />

VENTILACION<br />

CUADRO PRESUPUESTO CHIMENEAS CON EQUIPO RB<br />

PROYECTO UBICACIÓN CONCESIÓN DIAMETRO<br />

LONGITUD<br />

(metros)<br />

P.U US$ Costo RB $<br />

RB 810 Superficie - Nv.820 SC-28 10 212 1220 258.640<br />

RB 622 Nv.630 - Nv.780 SC-24 6 180 670 120.600<br />

RB 206B Nv.630 - Nv.780 SC-24 8 160 870 139.200<br />

RB 742 Nv.870-Nv.1020 SC-28 10 192 1220 234.240<br />

RB 999 Nv.780-Nv 920 SC-24 12 160 1670 267.200<br />

RB 672 Nv.820-Nv1020 SC-24 10 210 1220 256.200<br />

RB 620 Nv.920-Nv 1070 SC-28 10 160 1220 195.200<br />

RB 778 Nv.1070-Nv.1120 SC-24 12 60 1670 100.200<br />

RB 060 Nv.780 - Nv.920 SC-24 8 165 870 143.550<br />

RB 617 Nv.1020-Nv.1070 SC-24 10 60 1220 73.200<br />

RB206C Superficie - Nv.340 SC-24 10 140 1220 170.800<br />

Total 1.699 1.959.030


PROGRAMA INVERSION VENTILADORES<br />

EQUIPO<br />

CAUDAL<br />

(CFM)<br />

POTENCIA<br />

(HP)<br />

PRESION TOTAL W.A<br />

4700 MSNM<br />

P.U<br />

US$<br />

CANTIDAD<br />

INVERSION<br />

US$<br />

Ventilador primario 150,000 400 12" 150.000 2 300.000<br />

Ventilador primario 110,000 300 10.8" 90.000 2 180.000<br />

Ventilador auxiliar 30,000 50 7.8" 14.000 5 70.000<br />

Total US$ 550.000


Método de explotación<br />

• La Mina <strong>San</strong> Cristóbal produce en<br />

promedio 4500 tcs/día con leyes<br />

estimadas de 5.5 % de Zn, 1.5% de<br />

Pb, 2 Onza de Ag y 0.30 % de Cu .<br />

• La explotación se realiza con los<br />

siguientes métodos:<br />

• Corte y relleno ascendente<br />

• Hundimiento de sub niveles cortos, con<br />

bancos de 9 metros.


Corte y relleno ascendente<br />

• Método en mención es aplicado en<br />

forma ascendente, para su aplicación se<br />

ejecuta los siguientes laboreos y<br />

procesos mineros:<br />

1.-Ejecutar rampa de nivel a nivel<br />

2.-Ejecutar brazos de 40mts con<br />

gradiente negativa de 13%, desde rampa<br />

a estructura mineralizada.


3.-Desarrollo de galería en sección<br />

promedio de 3.5 x3.5 metros.<br />

4.-Perforación de taladros verticales de 12<br />

pies para realce de galería.<br />

5.-Relleno de galería dejando una luz de<br />

1.8 metros.<br />

6.-Carguío y disparo de taladros en<br />

retirada.<br />

7.-Desate y limpieza de mineral disparado


8.- Relleno de galería dejando luz de 4<br />

metros.<br />

9.- perforación de taladros verticales.


Aplicación método<br />

• Es aplicado en vetas, cuerpos con<br />

buzamiento desde 65°.<br />

• Roca caja con RMR DE 25 a 50 y en<br />

algunos casos con RMR menor a 25,<br />

siendo las aberturas menores y el<br />

sostenimiento mas pesado.


Equipo empleado método<br />

Corte y relleno ascendente<br />

• Jumbo electro hidráulico.<br />

• Jumbo Robolt.<br />

• Scooptram de (4 – 6) yd3.<br />

• Dumper de 20 Tn.<br />

• Camiones volvos de 35 Tun.<br />

• Equipo hurón de 3m3.<br />

• Equipo lanzador Schocrete(Manba)


Equipo empleado método<br />

Corte y relleno ascendente


Hundimiento sub niveles<br />

cortos<br />

• Método de aplicación reciente , el cual<br />

viene dando mejores beneficios<br />

económicos y es más seguro.<br />

• Se aplica en vetas con buzamiento<br />

sobre los 65°.<br />

• RMR de roca caja entre 25 y 50.


Labores para aplicación de<br />

método<br />

I. Desarrollo de dos rampas de nivel a<br />

nivel separadas 300 mts.<br />

II. Accesos horizontales de 30 metros.<br />

III. Ejecución de chimenea central de nivel<br />

a nivel entre rampas.<br />

IV. Desarrollo de sub niveles en sección<br />

de 3.5 x 3.5 mts, hasta llegar al nivel<br />

superior.


Proceso ejecución método<br />

1.-Concluido ejecución de sub niveles se<br />

procede perforación con Jumbo Simba.<br />

2.-Carguío y disparo de taladros, solo se<br />

carga tres filas.<br />

3.-Acarreo con Scooptram y el transporte<br />

se realiza con Dumper y camiones volvo.<br />

4.-Las aberturas dejadas por extracción<br />

de mineral se rellenadas con relave.


Equipo empleado método<br />

Hundimiento por subniveles


Recopilar<br />

Datos<br />

Estimar<br />

Qo<br />

Diseñar el Sistema<br />

de Ventilación<br />

Resolver la red<br />

de ventilación<br />

Modificar<br />

Diseño<br />

Examinar tamaño<br />

de ventiladores<br />

Es económico<br />

el sistema?<br />

Sistema Optimo<br />

Procedimiento<br />

para diseñar un<br />

sistema de<br />

ventilación


Ventilación de minera<br />

Mapeo de ventilación:<br />

El mapeo de ventilación es realizado por<br />

dos grupos de trabajadores entrenados<br />

en levantar mensuras de ventilación<br />

usando anemómetros, manómetros y<br />

psicrómetros, y mensuras de calidad del<br />

aire usando detectores de gases como<br />

Passport, Draguer etc.


Medición de velocidad del aire


Balance de aire<br />

Descripción m 3 /s<br />

Ingreso de aire 641.11<br />

Salidas de aire 663.31<br />

Diferencia 22.20


Requerimiento de aire<br />

Descripción de<br />

Equipos<br />

Potencia<br />

HP (c/u)<br />

Disponi<br />

bilidad<br />

Caudal<br />

m 3 /s<br />

8 Scoop 4yd 3 185 0.80 59.20<br />

4 Scoop 3.5yd 3 160 0.80 25.60<br />

2 Scoop 6yd 3 270 0.80 21.60<br />

4 Scoop 6yd 3 270 0.80 43.20<br />

5 Scoop 2.5yd 3 140 0.70 24.50<br />

2 Scoop 2.5yd 3 120 0.60 7.20<br />

2 Desatadores 120 0.70 8.40<br />

1<br />

130 0.70 4.55<br />

Motonivelador<br />

1 Bockat 90 0.60 2.70<br />

5 Camiones 180 0.60 27.00<br />

5 Camiones 140 0.60 21.00<br />

17 Volquetes 400 0.75 255.00<br />

4 Jumbos 80 0.30 4.80<br />

6 Jumbos 80 0.30 7.20<br />

3 Dumper 240 0.70 25.20<br />

20Tn<br />

1 Dumper12 180 0.70 6.30<br />

Ton<br />

10 Eq. 120 0.50 30.00<br />

shotcrete<br />

06 Eq. 80 0.40 9.60<br />

shotcrete<br />

08 Camionetas 75 0.40 12.00<br />

06 Camionetas 75 0.40 9.00<br />

Total 3135 605.55


Diámetro económico de chimenea<br />

principal


Hoja de datos del NV 340<br />

Del Al R Área Descripción<br />

nudo nudo Ns 2 /m 8 m 2<br />

3402 3405 0.08720 7.52 GAL-990<br />

3403 3402 0.02457 7.52 GAL-253<br />

3404 3403 0.00552 7.52 BP-365<br />

3405 3404 0.0126 15.36 BP-365<br />

3406 3405 0.00072 15.36 BP-365<br />

3407 3406 0.00229 15.36 BP-365W<br />

3408 3407 0.00101 15.36 BP-365W<br />

3409 3408 0.00245 15.36 BP-365<br />

3410 3409 0.00300 15.36 BP-365E<br />

3411 3410 0.00586 15.36 BP-365E<br />

3412 3411 0.00000 15.36 VE<br />

3412 3413 223.000 15.36 VE-06<br />

3409 3414 3.35490 92.90 XC-9505<br />

3414 3415 0.00164 15.36 XC-9505E<br />

3415 3416 0.00780 8.64 CUADRO<br />

3416 3418 0.00194 8.64 RP-419<br />

3414 3419 0.00300 8.64 VE<br />

3411 3420 0.00242 8.64 VE<br />

2181 3413 0.00158 15.36 RP-218<br />

3418 4191 0.00159 15.36 RP-419<br />

3407 4460 0.00040 16 RP-446<br />

3419 3939 0.00200 16 RP-9475<br />

3420 3951 0.08879 3.81 CH-685


Diagrama unifilar NV 340


Diagrama unifilar Mina <strong>San</strong> Cristóbal


Isométrico de ventilación


Punto de operación de<br />

Ventilador principal<br />

de 400 kcfm


Consumo de energía eléctrica<br />

• El costo de ventilación en su mayor parte es<br />

representado por el costo de energía<br />

eléctrica consumida. En la mina, este costo<br />

es dividido en dos:<br />

a) Ventilación Primaria. Los ventiladores<br />

primarios son operados continuamente<br />

durante todo el año con excepción de los<br />

días de mantenimiento. El consumo anual<br />

de energía eléctrica por estos ventiladores<br />

es de 1’358,800 kW/hr.


Consumo de energía eléctrica<br />

• Ventilación Auxiliar. Este rubro incluye<br />

el consumo de energía eléctrica por los<br />

ventiladores auxiliares en circuitos<br />

secundarios. Los ventiladores auxiliares<br />

son operados en los diferentes frentes<br />

ciegos según las necesidades. Son<br />

encendidos y apagados por el personal de<br />

operación. El consumo anual de energía<br />

eléctrica por estos ventiladores es de<br />

636,100 kW/hr.


Discusión y Conclusiones<br />

• En el planeamiento de la ventilación, un<br />

simulador es una herramienta de trabajo que<br />

nos ayuda representar la mina por un modelo<br />

numérico que puede ser usado para predecir<br />

los requerimientos de ventilación.<br />

Específicamente, el modelo puede ser usado<br />

para determinar:<br />

• Los flujos de aire y sus sentidos de avance en<br />

las labores proyectadas, y determinar los<br />

cambios en presiones y caudales cuando<br />

nuevas labores son añadidas al modelo.


Discusión y Conclusiones<br />

• Cambios de velocidades del aire en las<br />

diferentes labores debidos a cambios<br />

efectuados.<br />

• Los puntos de operación de los<br />

ventiladores, los requerimientos de<br />

energía eléctrica y otros factores<br />

económicos.<br />

• Caídas de presión del aire en los<br />

conductos primarios y secundarios<br />

indicando alternativas de mejora.


Discusión y Conclusiones<br />

• Visualizar los resultados. El programa<br />

Vnet-PC es compatible con muchos<br />

otros programas usados en el diseño de<br />

una mina y permite los resultados de<br />

los cambios en el sistema de ventilación<br />

en los planos de la mina casi<br />

instantáneamente.


Discusión y Conclusiones<br />

• Evitar gastos innecesarios en<br />

construcción de chimeneas<br />

inadecuadas, ya sea por su mala<br />

ubicación o tamaño inadecuado.<br />

Chimeneas mal diseñadas no sirven<br />

mucho en los circuitos de ventilación ó<br />

sirven solo para generar corto-circuitos<br />

en la red principal, hecho que fue<br />

verificado en la mina <strong>San</strong> Cristóbal.


Discusión y Conclusiones<br />

• Reducir costos. Con solo evitar la<br />

ejecución de una chimenea inadecuada,<br />

con la ayuda de este programa se<br />

puede reducir los costos de ejecución<br />

de proyectos de ventilación<br />

considerablemente. En la mina <strong>San</strong><br />

Cristóbal, para el mejoramiento del<br />

sistema principal y secundario se viene<br />

invirtiendo en el desarrollo de 05<br />

chimeneas en total 696m de longitud y


Discusión y Conclusiones<br />

• 3m de diámetro con Raise Boring (RB)<br />

que representa $ 919,795 en costo de<br />

capital, y al no utilizarla estaríamos<br />

generando gastos innecesarios<br />

elevados. El programa necesita ser<br />

alimentado con datos reales de mina<br />

(sección, perímetro, longitud,<br />

coeficiente de fricción de cada labor).


Discusión y Conclusiones<br />

• Generar resultados confiables. Este<br />

programa trabaja con circuitos cerrados<br />

es decir los ramales de la red deber ser<br />

cerradas. Los ramales abiertos no son<br />

considerados en la simulación y son<br />

reportados como errores. La persona<br />

que ingrese los datos de campo al<br />

simulador debe conocer al detalle la<br />

mina, en caso contrario los resultados<br />

pueden diferir mucho de la realidad.


Discusión y Conclusiones<br />

• Los datos incorrectos de una chimenea<br />

ó una labor pueden ocasionar errores<br />

en la simulación.<br />

• Generar un sistema de ventilación<br />

eficiente y económica. El programa por<br />

si solo no generara un sistema de<br />

ventilación eficiente; se necesita de la<br />

lógica y la experiencia del ingeniero<br />

para generar dicho sistema.

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