Mitigación de vibraciones mediante la simulación numérica directa (DNS), a campo lejano en una mina a tajo abierto - 2018

Abstract

En la actualidad en la industria de la minería en nuestro país, la voladura de roca es la técnica de extracción masiva más usada y que a su vez es una forma de generar vibraciones; por lo tanto, el conocimiento de su origen, los fenómenos asociados a su transmisión (Atenuación Geométrica, Perdida Friccional), la medición de sus magnitudes fundamentales(Amplitud, Frecuencia, Velocidad de Partícula, Aceleración), las técnicas para mitigarlas (Voladura Controlada) y la legislación que las regula; sirven para controlarlas, reducirlas y hacerlas imperceptibles tanto para la operación como para las zonas cercanas que podrían verse afectadas por ellas. Además, el alto grado de influencia de los resultados de la voladura, en los procesos del ciclo operacional, hace evidente la necesidad de contar con la experiencia y tecnología que permitan evaluar y posteriormente optimizar la operación unitaria. El empleo adecuado del Monitoreo de las Vibraciones producidas por voladuras, es una técnica que provee múltiples ventajas en términos de poder examinar en detalle la operación unitaria. En efecto, la medición de los niveles de Velocidad Pico Partícula (PPV), que provoca la detonación de cada carga explosiva, es un medio a través del cual es posible conocer su eficiencia relativa, su interacción con las cargas adyacentes y en definitiva el rendimiento general del diseño. En este sentido, la presente investigación desarrollada en una Operación Minera ideal, se enfoca en la mitigación del impacto de vibraciones mediante la Simulación Numérica Directa a Campo Lejano inducidas por una voladura, a través de la optimización la carga explosiva (Quantex 70/30), por retardo utilizando datos del monitoreo de vibraciones como: carga operante y características dinámicas o leyes de atenuación del terreno; para luego, aplicar una regresión lineal entre la Distancia Escalar (Ds), y la Velocidad Pico Partícula (PPV), que nos dará como resultado un modelo predictivo confiable. Como resultado del análisis de vibraciones para la etapa operacional, el modelo ajustado para la estimación de vibraciones obtenidas a la distancia más cercana de influencia (límite de tajo con la comunidad), recomendó para la primera prueba una Carga Máxima Operante de 494 kg con una predicción de PPV de 2.37 mm/s. En la segunda prueba ubicada prácticamente a la misma distancia la carga recomendada fue de 494 kg, con una predicción de PPV de 2.06 mm/s. y finalmente en la última prueba realizada se decidió cargar 460 kg de explosivo con una predicción de PPV de 2.04 mm/s. En cuanto al Dig Rate (Tasa de Excavación), de la pala modelo HIT 5500EX, se obtuvieron un 92%, 79% y 74% de resultados positivos durante el tiempo de minado correspondientemente.

Currently in the mining industry in our country, rock blasting is the most used mass extraction technique and in turn is a way to generate vibrations; therefore, the knowledge of its origin, the phenomena associated with its transmission (Geometric Attenuation, Frictional Loss), the measurement of its fundamental magnitudes (Amplitude, Frequency, Speed of Particle, Acceleration), the techniques to mitigate them (Controlled Blasting) and the legislation that regulates them; they serve to control them, reduce them and make them imperceptible both for the operation and for the nearby areas that could be affected by them. In addition, the high degree of influence of the results of the blasting, in the processes of the operational cycle, makes evident the need to have the experience and technology to evaluate and subsequently optimize the unit operation. The proper use of the Monitoring of Vibrations produced by blasting, is a technique that provides multiple advantages in terms of being able to examine in detail the unit operation. In effect, the measurement of the levels of Peak Speed Particle (PPV), which causes the detonation of each explosive charge, is a means through which it is possible to know their relative efficiency, their interaction with adjacent charges and ultimately the performance general design In this sense, the present research developed in an ideal Mining Operation, focuses on the mitigation of the impact of vibrations by means of Direct Numerical Direct Field Simulation induced by a blast, through the optimization of the explosive charge (Quantex 70/30) , by delay using vibration monitoring data such as: operant load and dynamic characteristics or laws of ground attenuation; to then apply a linear regression between the Scalar Distance (Ds), and the Peak Particle Rate (PPV), which will give us as a result a reliable predictive model. As a result of the analysis of vibrations for the operational stage, the adjusted model for the estimation of vibrations obtained at the closest influence distance (cutoff limit with the community), recommended for the first test a Maximum Operational Load of 494 kg with a PPV prediction of 2.37 mm / s. In the second test located practically at the same distance the recommended load was 494 kg, with a PPV prediction of 2.06 mm / s. and finally in the last test carried out it was decided to load 460 kg of explosive with a PPV prediction of 2.04 mm / s As for the Dig Rate (Excavation Rate), of the model blade HIT 5500EX, 92%, 79% and 74% of positive results were obtained during the mining time correspondingly.