informe de grado dinis
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Aplicación de cemento expansivo en explotaciones mineras.TRANSCRIPT
Fracturación de roca e implementación de cemento expansivo en minería.
Empresa Geomicivil S.A.S
Dinis Margarita Zequeira Mieles
Fundación universitaria del área andina
Faculta de ingeniería
Programa de ingeniería de minas
Valledupar
2015
1
Fracturación de roca e implementación de cemento expansivo en minería
Empresa Geomicivil S.A.S
Informe de prácticas empresariales presentado como requisito para optar el título de Ingeniero De Minas
Dinis Margarita Zequeira Mieles
Esteban Sossa Upareala
Ingeniero de minas y metalurgia
Luis Carlos Araujo
Ingeniero de minas
Fundación Universitaria Del Área Andina
Faculta De Ingeniería
Programa De Ingeniería De Minas
2015
2
Dedicatoria
Le dedico este triunfo a;
Dios, aunque no lo pueda ver sé que siempre estuvo conmigo guiándome y obsequiándome el
don de la vida, concediéndome la sabiduría, entendimiento y paciencia necesaria para culminar
con éxito mis estudios profesionales.
A mi madre por su amor, confianza, dedicación y esfuerzo insaciable por ver a una de sus hijas
convertirse en una Ingeniero, mil gracias a ella por ser el pilar que siempre me incentivo a llegar
más allá de lo que creía podía lograr, gracias a ella hoy soy una profesional.
A mi padre, hermanos y tíos por estar siempre a mi lado y apoyarme cuando lo necesite.
A Francisco Antonio, por su amor y especialmente por no dejarme desfallecer cuando veía todo
perdido e impulsarme a seguir adelante y no bajar la guardia.
Y a mí,..
3
Agradecimientos
A:
Dios por el don de la vida y permitirme llegar a esta hermosa etapa de mi vida con paciencia y sabiduría,
Mi madre por su apoyo y amor incondicional en cada etapa de mi vida,
Los ingenieros Marylan, Hermes y Esteban
Por su apoyo y confianza,
La familia Sirtori Sossa por sus atenciones prestadas,
Mis docentes por sus saberes compartidos y
La empresa por la oportunidad brindada.
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Tabla de contenido
1. Resumen ………………………………………………………………………………8
2. Introducción…………………………………………………………………………… 9
3. Marco teórico………………………………………………………………………….10
3.1.Generalidades de la minería y conceptos generales...................................10
4. Aspectos básicos …………………………………………………………………….13
4.1.Presentación de la empresa…………………………………………………....13
4.2.Misión……………………………………………………………………………..13
4.3.Visión …………………………………………………………………………….14
4.4.Presentación del producto de interés…………………………………………14
4.4.1. Nitrex………………………………………………………………………14
4.4.2. Propiedades físicas y químicas………………………………………..14
5. Objetivos………………………………………………………………………………16
5.1.Objetivo general…………………………………………………………………16
5.2.Objetivos específicos…………………………………………………………...16
6. Justificación…………………………………………………………………………..17
7. Área específica de la práctica………………………………………………………19
8. Desarrollo de la práctica…………………………………………………………….20
8.1.Capacitación en implementación de cemento expansivo…………………..20
8.1.1. Directrices diseño diagrama de perforación…………………………..20
8.1.2. Directrices maquinaria empleada………………………………………22
8.1.3. Directrices de preparación y aplicación de la mezcla………………..22
8.2.Visitar canteras interesadas en utilizar el producto………………………….23
8.2.1. Ventajas de utilizar cemento expansivo……………………………….23
8.2.2. Desventajas de utilizar cemento expansivo…………………………...25
8.3.Diseño malla de fracturación y cálculos de consumo……………………….25
8.4.Ejecución de labores de fracturación…………………………………………26
5
9. Informe de funciones………………………………………………………………...27
9.1.Logros alcanzados………………………………………………………………28
10. Impacto percibido por la estudiante durante el tiempo de práctica en la empresa
Geomicivil SAS…………………………………………………………...................29
11.Aportes de la estudiante en práctica a la empresa Geomicivil SAS……………29
12.Conclusiones…………………………………………………………………………31
13.Recomendaciones…………………………………………………………………...33
14.Bibliografía……………………………………………………………………………34
Tabla de imágenes
1. Imagen 1. Labores de perforación 36
2. Imagen 2. Labores de perforación 37
3. Imagen 3. Elementos utilizados para llevar a cabo la
fracturación de rocas
38
4. Imagen 4. Presentación del cemento expansivo utilizado
en las labores de fracturación
39
5. Imagen 5. Preparación del cemento expansivo 40
6. Imagen 6. Mezcla del cemento expansivo 41
7. Imagen 7. Vertimiento del cemento expansivo en los
barrenos
42
8. Imagen 8. Acción efectuada por el cemento expansivo en
el macizo rocoso
43
9. Imagen 9. Fracturación del macizo rocoso posterior al
vertimiento del cemento expansivo en los barrenos
44
10. Imagen 10. Fracturación del macizo rocoso posterior al
vertimiento del cemento expansivo en los barrenos
45
11. Imagen 11. Fracturación vertical del macizo rocoso 46
6
12. Imagen 12. Ingeniero en práctica en actividades de
reconocimiento de área y supervisión de labores
47
Tabla de Anexos
1. Anexo A. Formato de recopilación de datos y parámetros
del macizo rocoso a intervenir.
48
2. Anexo B. Tabla de datos de Excel para realizar el cálculo
de consumo diagrama tres bolillos.
49
3. Anexo C. Tabla de datos de Excel para realizar el cálculo
de consumo diagrama corte especifico en cubos.
49
4. Anexo D. Diagrama de perforación tres bolillos, AutoCAD. 50
5. Anexo E. Diagrama de perforación corte específico en
cubos, AutoCAD.
50
6. Anexo F. Diagrama de perforación tres dado cinco,
AutoCAD.
51
7. Anexo G. Ficha técnica cemento expansivo Nitrex. 52
8. Anexo H. Hoja de seguridad cemento expansivo Nitrex. 53
7
1. Resumen.
En las siguientes páginas de redacta el informe de las tareas realizadas en el transcurso del
tiempo de practica dentro de la empresa GEOMICIVIL S.A.S con el propósito de optar al título
de Ingeniero De Minas.
En el informe es descripta cada una de las tareas realizadas como Ingeniero de minas dentro de la
empresa en el área de fracturación de roca a través de la implementación de cemento expansivo.
La implementación de cemento expansivo en minería es una actividad nueva en nuestro país, por
ende la hace una actividad de mucho interés gracias al impacto que puede ocasionar la
implementación masiva de este tipo de fracturación de roca en minería. El siguiente informe
describe algunas de las pautas fundamentales que se deben tener en cuenta para la
implementación del agente fractúrante dentro de empresas mineras, sus beneficios y a su vez los
contras que esta actividad conlleva.
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2. Introducción
El desarrollo de la práctica y preparación de este informe, es la presentación de los
conocimientos teóricos – prácticos adquiridos dentro del claustro universitario durante el
desarrollo académico del programa de Ingeniera De Minas de la Fundación Universitaria De
Área Andina – sede Valledupar.
Las prácticas empresariales además de ser un requisito para obtener el título de Ingeniero De
Minas, contribuyen a la ampliación de nuestra formación académica para lograr un excelente
desempeño en la vida profesional y desenvolvimiento en el campo laboral, con seguridad,
propiedad y responsabilidad.
Las actividades desarrolladas de la estudiante en práctica para optar al título de Ingeniero De
Minas DINIS MARGARITA ZEQUEIRA MIELES dentro de la empresa Geomicivil S.A.S, se
basan en la fracturación de roca a través de cemento expansivo, su manipulación y aplicación.
La implementación de cemento expansivo en minería en nuestro país es una actividad resiente,
sin muchos antecedentes y por ende con poco información sobre su aplicación en actividades
mineras. Para el desarrollo de la práctica se necesitó de asesorías técnicas sobre el manejo y
aplicación del producto en mención, estudio de la información disponible sobre el tema y análisis
sobre su aplicación en canteras.
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3. Marco teórico
3.1 Generalidades de la minería y conceptos generales
Minería
Obtención selectiva del mineral, tiene como fin la explotación y extracción racional de los
recursos minerales.
Minería a cielo abierto
Se caracteriza por los grandes volúmenes de materiales que se deben mover. Por la disposición
del yacimiento a veces es necesario excavar los terrenos que recubren o rodean la formación
geológica que forma el yacimiento. Estos materiales se denominan, genéricamente, estéril,
mientras que a la formación a explotar se le llama mineral.
Canteras
Se definen como una explotación superficial, con uno o dos bancos de una roca masiva en la que
suelen existir pocos problemas de reservas o agotamiento debido a la suficiente cantidad de
material a gran escala y calidad para las exigencias del mercado. La extracción principalmente es
de pizarra, mármol, granito, arena, grava y travertinos.
Roca
Agregado de minerales que presentan una homogeneidad de composición, estructura y modo de
formación.
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Perforaciones
Agujerar una capa de material estéril por medios mecánicos o manuales.
Barrenos
Son agujeros hechos con un instrumento llamado barreno, el cual sirve para perforar una roca,
luego el barreno es llenado de materiales explosivos o expansivos para hacer volar o fracturar la
roca.
Malla de perforación
Es la forma en la que se distribuyen los barrenos de perforación, considerando básicamente a la
relación del Burden y espaciamiento y su directa vinculación con la profundidad de taladros.
Burden
El Burden para un Barreno se refiere a la dimensión lineal entre la perforación y la cara libre. Es
medida normal a la dirección de la línea de perforación que constituye una fila.
Espaciamiento
El término espaciamiento se refiere a la dimensión lineal entre pozos de la misma fila.
Cara libre
Una cara es denominada libre si no posee material quebrado en frente de ella.
Banco
Estrato de gran espesor que presenta dos caras descubiertas, una horizontal superior y otra
vertical.
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Explosivo
Sustancia que por alguna causa externa (roce, calor, percusión, etc.) se transforma en gases;
liberando calor, presión o radiación en un tiempo muy breve.
Agente explosivo
Elemento que funciona igual que un explosivo pero sus compuestos tomados separadamente no
constituyen de por si un explosivo, por ejemplo nitrato de amonio, fuel oíl.
Cemento expansivo
El cemento es un polvo seco hecho de sílice, alúmina, cal, óxido de hierro y óxido de magnesio,
que se endurece cuando se mezcla con agua, generando una presión expansiva que aumenta
progresivamente al trascurrir el tiempo.
Consumo promedio
El consumo representa la cantidad de material (cemento expansivo) requerida por metro lineal.
Impacto Ambiental (IA)
Se dice que hay impacto ambiental cuando una acción o actividad produce una alteración,
favorable o desfavorable, en el medio o en alguno de los componentes medio. Esta acción puede
ser un proyecto de ingeniería, un programa, un plan, una ley o una disposición administrativa con
implicaciones ambientales.
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Contaminación atmosférica
Presencia o acción de los contaminantes en el aire producidos por una fuente natural o artificial,
fija o móvil, en condiciones tales de duración, concentración o intensidad sobre su nivel
ambiental normal, que afecten la vida y salud humana, animal o vegetal, los bienes materiales del
hombre o de la comunidad, y que interfieren de algún modo su bienestar.
4. Aspectos básicos
4.1 Presentación de la empresa
La empresa GEOMICIVIL SAS identificada con el NIT 900761033-2, Es una sociedad dedicada
a actividades de consultoría e ingeniería y otras actividades conexas de consultoría técnica,
actividades de apoyo para explotación de minas y canteras.
Sus instalaciones principales se encuentran localizadas en el municipio de Valledupar, Cesar. Su
dirección comercial está ubicada en el barrio Villa Elvia de dicha localidad.
La realización de sus distintas actividades se lleva a cabo alrededor de todo el territorio nacional.
4.2 Misión
GEOMICIVIL SAS es una empresa dedicada a ofrecer productos de calidad a sus clientes,
altamente comprometida con la satisfacción de las necesidades del mercado, los estándares de
calidad, seguridad y responsabilidad con el medio ambiente.
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4.3 Visión
Ser una empresa líder y altamente competitiva en el mercado nacional en actividades de
arquitectura, ingeniería y en producción y comercialización de agregados pétreos y otros
minerales no metales.
4.4 Presentación del producto de interés
4.4.1 NITREX
Es un agente fractúrante denominado Cemento expansivo, es una amalgama de minerales no
explosivos ni contaminantes; su componente principal son los óxidos de calcio de apariencia
semejante al cemento común que funciona como un agente fractúrante y de corte de rocas sin
generar emanaciones de gases, vibraciones, ondas expansivas u otros efectos nocivos a la
persona o medio ambiente, haciendo que su utilización sea sencilla, segura y que no requiera
permisos de manipulación y aplicación.
El cemento expansivo es un producto en polvo que al ser mezclado con agua, produce una
reacción expansiva que es capaz de demoler cualquier tipo de roca sin importar la dureza, gracias
a la fuerza de 8 Ton/cm2 que alcanza a desarrollar, comparable solamente a la obtenida mediante
el uso de explosivos y sus accesorios.
4.4.2 Propiedades físicas y químicas
Estado físico: solido
Color: blanco a gris
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Acidez: PH-12
Densidad: 2,5 kg/l
Densidad después de la mezcla: 1,8 kg/l
Olor: inhodoro
Punto de ebullición: no establecido
Solubilidad agua: soluble
Otra solubilidad: no establecido
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5. Objetivos
5.1 Objetivo general
Aplicar los conocimientos adquiridos durante el desarrollo del plan de estudio en el programa de
Ingeniería de Minas y la información suministrada por la empresa para realizar labores de
fracturación de roca como actividad minera a través de agentes fractúrantes.
5.2 Objetivos específicos
Adquirir el conocimiento necesario sobre manipulación y aplicación de cemento
expansivo.
Desarrollar actividades de fracturación de roca a través de cemento expansivo en
actividades mineras.
Analizar el comportamiento del material en este tipo de actividades.
Elaborar las directrices básicas de manejo de cemento expansivo en canteras.
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6. Justificación
Alrededor del 70 al 90 % del personal que trabaja en labores mineras presentan pérdida auditiva
al momento de llegar a la jubilación, está pérdida auditiva es causada por el ruido generado día
tras días en el frente de trabajo gracias a la exposición que se somete el personal a niveles
excesivos de ruido, provenientes de los equipos utilizados en la explotación, pero no de menos
importancia tenemos el ruido originado en el frente por concepto de voladura, siendo esta, tal
vez, la más importante operación minera en el ciclo total de minado.
La minería a gran escala consume millones de kilos de explosivos al año, aunque estas
detonaciones sean controladas no dejan de generan altos niveles de ruido que irrumpen los oídos
del personal que se encuentre cerca del área de voladura. La voladura es una fuente importante
de emisión de polvo dentro de las distintas fases de la operación minera, debido a que esta se
practica normalmente sobre roca seca facilita el desprendimiento de polvo dejando dispensadas
en el aire partículas perjudiciales tanto para el ecosistema aledaño a la zona como para la salud
del ser humano.
Los explosivos usados en minería generan ondas que se transmiten en todas direcciones desde la
fuente. Unos de los aspectos más controversiales de la industria minera es la generación de
dichas vibraciones, estas son ocasionadas por colocar demasiada energía explosiva sobre la
tierra, parte de esta energía que no es utilizada para fragmentar ni desplazar la roca se trasforma
en vibraciones de tierra, ocasionando daños a las diversas estructuras que se encuentran en la
zona de influencia del radio de voladura. Además, no existe ningún explosivo que no produzca
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gases, muchos factores pueden ocasionar la emisión de gases o emanaciones tóxicas en las
operaciones de voladura. En general, la cantidad y los tipos de emanaciones generadas dependen
de la eficiencia de la detonación. En una voladura bajo condiciones ideales pueden generarse
gases como el nitrógeno, dióxido de carbono y vapor de agua, un exceso de oxígeno en un
explosivo puede originar la formación de óxidos de nitrógeno (NO y NO2); mientras que un
déficit de oxígeno puede ocasionar la formación de monóxido de carbono (CO); ambos gases son
extremadamente tóxicos, estos gases contaminantes son depositados en la atmosfera.
Al eliminar la voladura con explosivos y entrar al mundo del cemento expansivo, la minería en
Colombia se adentraría a la nueva técnica de fracturación de roca en minería, poco empleada en
el país; dejando de lado los explosivos convencionales, se elimina la fuente de ruido generada a
partir de las voladuras, haciendo nula la emanación de polvo y vibraciones en el frente, además
disminuye la emisión de gases a la atmosfera proveniente de la práctica minera reduciendo las
emisiones generadas por la explotación. Con la implementación de este nuevo procedimiento la
explotación queda exenta de ruidos, polvo, vibraciones y emanaciones de gases por concepto de
voladura.
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7. Área específica de la práctica
La práctica se desarrolló en la empresa GEOMICIVIL SAS. Dentro del área de fracturación de
roca en explotaciones mineras. Comúnmente este tipo de actividades se llevan a cabo con el uso
de explosivos y sus accesorios, la realización de este tipo de tareas es conocida como Voladuras.
En dicho informe nos referimos a fracturación de rocas debido a que la ruptura de las rocas no es
ocasionada por agentes explosivos; la fracturación de la roca se realiza a través de agentes
fractúrantes denominado Cemento Expansivo.
Actividades realizadas por la Ingeniero en práctica:
Presentar el producto a los clientes interesados: Se da a conocer al cliente las
características de NITREX, sus componentes, forma de empleo, los beneficios y contras
que su implementación con lleva.
Realizar el reconocimiento del área para identificar la zona a intervenir.
Luego de reconocer la zona de acuerdo a las características del macizo rocoso definir el
diseño de perforación y calcular el material a utilizar.
Coordinar labores de transporte y almacenamiento del material.
Supervisar las labores de perforación, manipulación, preparación y vertimiento de
NITREX.
Ejecutar labores de verificación del trabajo realizado.
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8. Desarrollo de las prácticas
8.1 Capacitación en implementación de cemento expansivo
La práctica dio inicio con la capacitación de la Ingeniero en manipulación e implementación de
cemento expansivo. En el transcurso de la capacitación se dio a conocer las características de
NITREX, sus componente, manipulación, preparación de la mezcla, vertimiento del material y
directrices básicas de perforación, además de las pautas iniciales para el buen uso del cemento
expansivo.
Después de terminada la capacitación se determinaron los factores más importante para
maximizar los resultados de la implementación del cemento expansivo dentro de cualquier
explotación minera. Analizando la información suministrada se llegó a la conclusión que la
eficiencia del producto depende esencialmente del diagramado de perforación, de la maquinaria
empleada, de la preparación y aplicación de la mezcla; la mala práctica de alguno de los factores
anteriores puede generar que el material no funcione de la forma prevista.
8.1.1 Directrices diseño de diagrama de perforación
Los diagramas de perforación dependerán de la disposición final de la roca, estos pueden variar
entre diagramas para reducir tamaño o para realizar cortes específicos.
Los diagramas de perforación para reducir tamaño más adecuados dentro de explotaciones
mineras son:
Diagrama de tres bolillos: Se hace realizando un diagrama donde la segunda fila de perforaciones
se corre la mitad de la distancia de separación entre perforaciones.
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Diagramado dado 5: En este diagrama las perforaciones se realizan en forma de cuadrado con
una perforación central.
Los diagramas de cortes específicos dependerán exclusivamente del trabajo que se pretenda
realizar.
Para obtener los resultados deseados la malla de fracturación debe extenderse a lo ancho de la
cara libre y hasta unos 4m hacia adentro con el fin de que las últimas líneas no pierdan fuerza.
Empezando la carga a partir de la línea inicial, es decir, la más cercana a la cara libre para que el
cemento no pierda potencia.
El diámetro de perforación no debe exceder los 40 mm (1,5pul) y no ser inferiores a los 35 mm
(1 1/4pul). El Burden y el espaciamiento dependerán en gran medida de la profundidad del
barreno de la siguiente forma:
Profundidad barreno Burden y espaciamiento
0,75 metros 30cm
1,20-1,50 metros 30-60cm
2,80-3,40 metros 80cm
No es recomendable espaciamientos de mayor longitud.
Cuando la roca que se pretende fracturar es muy rígida es recomendable reducir el
espaciamiento, preferiblemente siguiendo la dirección que presente la roca.
Con respecto a las perforaciones estas deben ser lo más lineales posible, de esta forma el trabajo
de fracturación se realiza de la mejor manera maximizando los resultados. En lo posible obtener
separaciones iguales, así se tiene mayor seguridad de que el cemento actué con toda su fuerza,
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de no ser así la fuerza se transmite al siguiente punto más cercanos quitándole fuerza a algunos
puntos. Independientemente de las diferencias de nivel del terreno en lo posible intentar que
todas las perforaciones estén a la misma profundidad. En el caso de querer llevar control del
banco cuando se necesite realizar cortes específicos la última línea de perforación de la malla
será la mitad de la longitud utilizada en las demás líneas de la perforación.
8.1.2 Directrices maquinaria empleada.
Debido a la dimensión y necesidades de los trabajos en explotaciones mineras lo más apropiado
es la utilización de maquinaria con alto nivel de rendimiento, equipos de perforación dotados con
los mecanismos apropiados para producir los efectos provistos. Es importante tener en cuenta
que la maquinaria de perforación empleada para la implementación de cemento expansivo tanto
las brocas como las barrenas son de diámetros y longitudes menores a las convencionales, en este
caso es posible realizar ensambles con las apropiadas para cubrir las necesidades requeridas y
obtener mayor eficiencia en las labores.
8.1.3 Directrices de preparación y aplicación de la mezcla
Es importante verificar que la mezcla tenga las cantidades apropiadas tanto de agua como de
cemento; 1,4 litros de agua por cada 5kg de cemento expansivo. Se mide con exactitud el agua,
el fraguado debe quedar sin grumos y no mezclar con agua fría o caliente, sino que el agua esté
al clima. El agua utilizada en la mezcla debe estar limpia, libre de químicos que puedan afectar la
mezcla. Luego de preparada la mezcla verter inmediatamente, el material que sobre no podrá ser
utilizado por lo anterior la importancia de los cálculos de consumo.
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Para la aplicación es esencial que el personal involucrado con la manipulación del cemento
expansivo use los elementos de protección personal: guantes, tapa bocas y gafas de seguridad
(preferiblemente que sean gafas tipo laboratorio).
8.2 Visitar canteras interesadas en utilizar el producto
Luego de adquirir los conocimientos necesarios y manipular con propiedad la información
suministrada la Ingeniero en práctica dio inicio a las tareas encomendadas a su cargo. Entre ellas
visitar a los clientes interesados en adquirir el producto. Dentro de las actividades realizadas se
encuentra la presentación oficial del producto al cliente, especificar sus componentes, formas de
uso, benéficos y contras que el mismo presenta.
Terminada la presentación del producto se realiza una inspección en la zona buscando conocer
los parámetros más importantes para definir el plan de fracturación a seguir. Se solicita la
información necesaria sobre el macizo rocoso para establecer los parámetros de diseño y
perforación, la recolección de la información anterior es suministrada por la empresa interesada
y los datos se diligencia en un formato establecido durante la visita.
8.2.1 Ventajas de utilizar cemento expansivo
Una de las principales ventajas de la utilización del cemento expansivo es que es
totalmente Ecológica gracias a que No tiene efectos nocivos para el medio ambiente al
No producir polvo, gases y No dejar partículas dispensadas en el aire.
Exenta de vibración y excepto por el ruido causado por las perforaciones, el cemento
expansivo es silencioso; debido a que presenta fracturación lenta del material y no se
propagan ondas como en el caso de uso de explosivos; que se transmiten en todas las
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direcciones desde la fuente ocasionando las vibraciones superficiales causadas por el
paso de las ondas.
Es efectivo en espacios abiertos, espacios reducidos e incluso cerrados, en zonas de
difícil acceso, en zonas de riesgo explosivo o inflamable haciendo que sea segura su
utilización.
El agente demoledor NO explosivo, puede realizar fracturaciones de roca sin riesgos y sin
impactos medioambientales. Además no requiere paralizaciones de obra durante su
utilización.
El cemento expansivo No produce daños en los ecosistemas, tanto en la fauna como en la
flora, reduciendo así la posibilidad de ocasionar atentados ecológicos, disminuyendo el
impacto ambiental generado por la minería.
No tiene efectos nocivos para el ser humano.
Posee muchos benéficos económicos entre ellos podemos mencionar los siguientes:
Su transporte y almacenamiento es seguro y de bajos costos. Los lugares de
almacenamiento no requiere medidas especiales al ser almacenado como material de
construcción y no hay necesidad de vigilancia armada como en el caso de uso de
explosivos.
No precisa permisos por lo que el demoledor puede ser utilizado por cualquiera y donde
quiera; reduciendo los trámites referentes a permisos que debe diligenciar la empresa.
Al momento de emplear cemento expansivo no se necesitan equipos tecnificados para su
mezcla y vaciado, es de fácil transporte y llega a lugares de difícil acceso en empaques
pequeños.
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8.2.2 Desventajas de utilizar cemento expansivo
La presión expansiva del agente demoledor se desarrolla de manera progresiva y
proporcional al tiempo transcurrido desde la carga. Por ende el proceso tarda varias horas
en reaccionar, haciendo tardía el proceso de ruptura, por lo cual se tiene que esperar un
lapso de tiempo extendido para poder arrancar el material fracturado.
Es necesario proteger el elemento a demoler de la lluvia, puede que el agua altere los
resultados esperados.
Uno de sus principales desventajas frente a los explosivos convencionales es el factor
tiempo y volumen. El cemento expansivo necesita por lo menos 24 horas para desarrollar
su fuerza en toda su amplitud, además, no es recomendable para fracturar grandes áreas,
por ende, el volumen fracturado es de menor magnitud frente a la utilización de
explosivos y sus accesorios.
8.3 Diseño malla de fracturación y cálculos de consumo
Después de realizada la visita y con base a los datos obtenidos se diseña la malla de perforación
más adecuada de acuerdo a las características de la zona, teniendo en cuenta que cumplan con los
requerimientos del cliente.
A partir del área a intervenir, el volumen a explotar, el tamaño al cual se desea llevar la roca, la
maquinaria a utilizar y establecer la malla de perforación más apropiada se definen los siguientes
datos:
Burden y espaciamiento.
Profundidad de perforación.
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Consumo en kilogramos por metro lineal. Este depende exclusivamente de la maquinaria
utilizada.
Después de ser definidos los datos anteriores se realizan los diferentes cálculos para establecer
el consumo total de material por metro cubico que será utilizado en la labor. Para definir el
consumo por metro cubico es necesario encontrar los siguientes datos:
Perforaciones totales.
Metros perforados.
Consumo en kilogramos.
Consumo en kilogramos por metro cubico fracturado.
La Ingeniero en práctica estableció mediante hojas de cálculo de Microsoft Excel tablas
definidas para calcular de forma rápida los datos requeridos para llevar a cabo labores de
fracturación de rocas.
8.4 Ejecución de labores de fracturación
Luego de definida la malla de perforación y realizar los cálculos de consumo se obtiene la
cantidad de material a utilizar en dicha labor.
Las operaciones en campo se fundamentan en dirigir todas las tareas necesarias para llevar a
cabo la fracturación de la roca, empezando por las actividades de perforación, preparación de la
mezcla y vertimiento en los barrenos.
Un día después de realizado el trabajo se verifica la reacción del producto y se realiza un informe
de resultados.
26
9. Informe de funciones
Funciones Acciones específicas
desarrolladas
Recursos empleados Resultados
obtenidos
Reconocer el área a
intervenir.
Calcular los
parámetros de
fracturación.
Dirigir las labores de
perforación de la
empresa.
Preparación y
vertimiento de la
mezcla.
Explorar la zona,
tomar fotografías y
seleccionar el área a
intervenir.
Diseñar la malla de
fracturación a seguir y
realizar los cálculos
de consumo.
Dar a conocer al
personal de
perforación la malla a
emplear y supervisar
dicha labor.
Indicar al personal la
forma de preparación
de la mezcla y
vertimiento del
material a los
barrenos.
Cámara fotográfica,
metro.
Programa de
modelado AutoCAD,
hojas de cálculo de
Excel.
Personal de
perforación,
compresor ,
Martillo percutor.
Personal, cemento
expansivo, agua,
recipientes para la
mezcla y elementos
de seguridad personal.
Dimensiones del área
seleccionada para ser
fracturada.
Calculo de consumo.
Barrenos perforados.
Barrenos cargados.
Resultados del trabajo
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Verificación de la
labor realizada.
Verificar si se obtuvo
el efecto provisto.
Cámara fotográfica. realizado.
9.1 Logros alcanzados
Objetivo Logro
Dominio del tema de la Ingeniero en
práctica.
Implementación del cemento expansivo en
canteras.
Análisis de la prueba.
Análisis de los resultados.
Manipulación de la información
suministrada con sujeción y
responsabilidad.
Verificación del comportamiento y
eficiencia del producto en la fracturación de
rocas con cemento expansivo en canteras.
Se observó el comportamiento del cemento
expansivo.
Con base a lo observado se obtuvo las
pautas esenciales para optimizar los
resultados esperados.
28
10.Impacto percibido por la estudiante durante el tiempo de práctica en la empresa
GEOMICIVIL SAS.
En primera instancia la obtención de información sobre el método de fracturación de roca
a través de cemento expansivo, de lo anterior, discernir la repercusión de la práctica de
este método en explotaciones mineras.
La experiencia vivida en campo como Ingeniero en práctica, permitió desarrollar los
conocimientos aprendidos dentro del claustro universitario y adquirir nuevos saberes y
destrezas al momento de solucionar problema que se presentan en el transcurso de las
operaciones del día a día.
Al estar en contacto directo con el campo, específicamente en explotaciones de canteras
la estudiante en práctica pudo percibir información sustancial que complementa los
saberes aprendidos en el transcurso del desarrollo del plan académico, preparándose así
para un mejor desempeño en su futuro laboral.
11.Aportes de la estudiante en práctica a la empresa GEOMICIVIL SAS.
Recopilación de información disponible sobre las características del cemento expansivo,
beneficios de su utilización, modo de uso y aplicación.
Capacitación detallada de todo lo relacionado con el cemento expansivo.
Análisis de optimización de costos en cuanto a fragmentación de rocas (Voladura vs
Cemento expansivo).
29
Diseño de métodos necesarios para optimizar el cálculo de consumo del agente
fragmentador por medio de hojas de cálculos de Excel y los beneficios de este en relación
al material útil explotado.
Realización de pruebas con cemento expansivo en la Cantera Cerro Peaje.
La estudiante con sus labores permitió a la empresa ratificar un nuevo campo de
fragmentación de roca por medio del cual se cumplieron totalmente las expectativas con
los resultados del proyecto y la mejora profesional de La Ingeniero Dinis Zequeira.
30
12.Conclusiones
Pese a la poca disponibilidad de información sobre implementación de cemento expansivo en
canteras, el análisis de la información encontrada y lo observado en campo permitió desarrollar
directrices importantes de manejo de cemento expansivo que pueden servir de apoyo para
operaciones futuras.
Para iniciar es importante que el personal encargado de la fracturación cuente con los
conocimientos necesarios para desarrollar dicha labor de forma segura y logra mayor eficiencia
en las tareas encomendadas. Es importante que el personal lea la hoja de seguridad para conocer
los componentes que conforman dicho producto, sus propiedades físicas y químicas y
consideraciones especiales del proveedor, además, observar su ficha técnica para que conozca las
instrucciones de preparación y medidas de precaución debido a que estas pueden ser distintas
dependiendo de la marca del cemento expansivo.
Con respecto a las tareas de diseño es importante que el encargado tenga en cuenta que no es
recomendable utilizar Espaciamiento y Burden mayores a 90 cm, lo más conveniente es que se
encuentren en un rango entre 70-80 cm. la maquinaria de perforación debe ser la adecuada para
dicha labor, en este caso no se recomienda utilizar diámetros de perforación menores a 1 ¼
pulgada y no mayores a 1 ½ pulgada.
A continuación denotare la importancia de leer la ficha técnica del producto:
En primera instancia nos mostrara los pasos a seguir con el fin de lograr mayor
rendimiento en la labor.
Nos indicara la forma adecuada de preparación de la mezcla, para obtener mejor
eficiencia del producto.
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Además de orientar sobre las medidas de seguridad que se deben tener en cuenta al
momento de manipular el material, ya sea mientras se transporta, en la preparación de la
mezcla, vertimiento del material e incluso después de verter el producto.
Para terminar resaltare la importancia de implementar este tipo de técnicas en minería. No es
desconocido el impacto ambiental ocasionado en las distintas operaciones que se llevan a cabo
día a día dentro de explotaciones mineras, puntualmente la generada por las tareas de voladura
con el fin de fragmentar el material de interés. Con la implementación de cemento expansivo la
empresa demostrara su interés por el bienestar de las comunidades que circundan la explotación
y su compromiso con el medio ambiente, debido a que este método no genera ningún efecto
colateral en su aplicación, con lo anterior, me refiero a vibraciones, ruido, emanación de gases y
partículas contaminantes en el medio ambiente.
Por el rendimiento observado del cemento expansivo no se puede asegurar que sea posible
cambiar en su totalidad la implementación de agentes explosivos por agentes fractúrantes en el
momento debido a determinados componentes, entre ellos factores de tiempo y volumen, pero en
lo posible se debería implementar este tipo de técnicas para demostrar el nivel de compromiso
ambiental que posee la empresa.
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13.Recomendaciones
En primera instancia se recomienda la utilización del cemento expansivo como medio de
fracturación de rocas en minería.
Es importante tener en cuenta el factor climático al momento de planear alguna labor de
fracturación con cemento expansivo, si se encuentra en temporada de invierno lo más
recomendable es realizar temprano el trabajo.
Contar con medio de transporte adecuado para trasladar los materiales necesarios.
Al momento de manipular el producto es de vital importancia la utilización de los
diferentes elemento de seguridad personal (guantes, gafas, ropa cubierta y tapa bocas).
Contar con un suministro suficiente de agua limpia y libre de sedimentos o agentes
químicos.
Se sugiere preparar la mezcla de a poco e ir vertiendo inmediatamente a los barrenos el
material. La mezcla a medida de que se le va agregando el producto se va haciendo más
densa y por ende más difícil de menear y a medida que pasan los minutos esta se va
endureciendo.
Después de verter el material no es recomendable taponarlo mientras se encuentre
personal laborando. Al taponar el barreno los gases no tienen salida y lo más seguro será
que el material se caliente demasiado y eyecte.
Después de terminada dicha labor señalizar la zona para impedir el paso tanto de personal
como de maquinaria.
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14.Bibliografía
Roca Negra SAS. (2013). PRESENTACIÓN PRODUCTO ROCANEGRA.
Santander.
Roca Negra SAS. (2013). FICHA TÉCNICA. Santander.
Roca Negra SAS. HOJA DE SEGURIDAD: ROCANEGRA. Santander 14 de
agosto del 2013.
Roca Negra SAS. (2013). INSTRUCTIVO DIRECTRICES BÁSICAS DE
PERFORACIÓN, PREPARACIÓN Y APLICACIÓN. Santander.
República de Colombia. Ministerio de minas y energía. LEY 685 DE 2001. Por el
cual se expide el Código de Minas y se dictan otras disposiciones. Bogotá, D.C.
15 de agosto de 2001.
República de Colombia. Ministerio de minas y energía. DECRETO NUMERO
2222 DE 1993. Por el cual se expide el Reglamento de Higiene y Seguridad en las
Labores Mineras a Cielo Abierto. Santafé de Bogotá, D.C. 5 de noviembre de
1993.
Guía metodológica para la evaluación del impacto ambiental". V.CONESA
FERNANDEZ-VITORA. 3a. ed. Mundi-Prensa. Madrid, 1997.
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Fotografías y Anexos.
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Imagen 1. Labores de perforación.
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Imagen 2. Labores de perforación.
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Imagen 3. Elementos utilizados para llevar a cabo la fracturación de rocas.
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Imagen 4. Presentación del cemento expansivo utilizado en las labores de fracturación.
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Imagen 5. Preparación del Cemento expansivo.
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Imagen 6. Mezcla del Cemento expansivo.
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Imagen 7. Vertimiento del Cemento expansivo en los barrenos.
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Imagen 8. Acción efectuada por el cemento expansivo en el macizo rocoso.
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Imagen 9. Fracturación del macizo rocoso posterior al vertimiento del cemento expansivo en los barrenos.
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Imagen 10. Fracturación del macizo rocoso posterior al vertimiento del cemento expansivo en los barrenos
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Imagen 11. Fracturación vertical del macizo rocoso.
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Imagen 12. Ingeniero en práctica en actividades de reconocimiento de área y supervisión de labores.
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Anexo A. Formato de recopilación de datos y parámetros del macizo rocoso a intervenir.
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Anexo B. Tabla de datos de Excel para realizar el calculo de consumo digrama tres bolillos.
Anexo C. Tabla de datos de Excel para realizar el cálculo de consumo diagrama corte especifico en cubos.
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Anexo D. Diagrama de perforación tres bolillos, AutoCAD.
Anexo E. Diagrama de perforación corte específico cubos, AutoCAD.
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Anexo F. Diagrama de perforacion dado cinco, AutoCAD.
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Anexo G. ficha técnica cemento expansivo Nitrex.
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Anexo H. Hoja de seguridad cemento expansivo Nitrex.
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