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.