Planificación, diseño y simulación 3D del sistema de ventilación de una mina de oro en Guinea - África

• Autor: Tadeo Fabián, Arnold Isaías
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2024
• Institución: Universidad Nacional de Ingeniería
• Repositorio: UNI-Tesis
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:cybertesis.uni.edu.pe:20.500.14076/28447
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.14076/28447
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Ventilación minera; Caudales; Temperatura; Minería aurífera; Software Ventsim; Minería subterránea; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.07.05

La minería a nivel mundial es una ciencia que abarca distintas disciplinas, engloba profesionales de distintos sectores, países, culturas. La minería africana se caracteriza por ser la cuna de los sistemas de refrigeración para las minas y el desarrollo de la Ingeniería en Ventilación Subterránea contiene un avance destacado en tecnología y aplicaciones. La ventilación minera es una especialización de la minería subterránea, su aplicabilidad e importancia radica en la seguridad de los trabajadores que ingresan a la mina y su correspondiente optimización del consumo energéticos; por ello diseñarla y planearla es crucial en cada etapa de un proyecto minero (Conceptualmente, en la Prefactibilidad, en la Factibilidad, durante la ingeniería a detalle y cada año de exploración y operación). Si no se tuviera una adecuada ventilación en los frentes de desarrollo, preparación, exploración, entre otros, quedarían paralizados ocasionando pérdidas en la producción, en el cumplimiento de objetivos y por ende en la rentabilidad del proyecto. En la presente investigación se diseñará y planeará el sistema de ventilación de un proyecto minero de 11 años de vida útil con el soporte del software Ventsim de una mina de oro africana de 400m de profundidad con un método de explotación Sub Level Stoping que garantice una cobertura de aire proyectada mayor al 100% durante cada año bajo criterios de diseño aceptados internacionalmente y el cumplimiento de la norma Ghana. La metodología usada para este estudio se centra en definir inicialmente la mejor forma de calcular y considerar el requerimiento de aire proyectado según equipos, personas, labores a operar y requerimientos mínimos, resultando que la mina obtendrá un requerimiento máximo de aire de 409.8 m3/s (868 kcfm) en el año 2028 basándonos principalmente en la cantidad de equipos y personas. La producción de 3750 ktpd (1.37 Mtpa) implica tener 5 frentes activos de producción acompañados de sus frentes de preparación y desarrollo. De esta manera nos basamos en calcular la ventilación auxiliar donde considerando dos escenarios; uno donde en el frente solo ingresará el Scoop CAT R2900G de 9 yd3 el caudal requerido como mínimo es 18.1 m3/s (38.3 kcfm) para labores de producción y preparación y un segundo escenario donde ingresará el Scoop y un Volquete Modelo Sandvik TH663 de 63 Ton resultando el caudal requerido como mínimo en el frente de 36.2 m3/s (76.7 kcfm) para las labores de desarrollo. Al definir el requerimiento por frente, se determinó el diámetro óptimo de las mangas a utilizar (1.4m) para las labores. El diseño también comprueba el cumplimiento mínimo en cada labor de 0.75 m/s para las labores de desarrollo y 0.5 m/s para las labores de producción y preparación en todos los años la velocidad mínima establecida por la normativa Ghana. Debido a que la mina se encuentra en el continente africano, existe una posibilidad de poseer temperaturas por encima de los 32.5°C de bulbo húmedo en las labores más profundas por la cercanía a la Línea Ecuatoriana y la temperatura de la roca virgen de la roca, sin embargo, la temperatura de bulbo húmedo en superficie es de 26.5°C, la temperatura de roca virgen según estudios considerados es de 25°C, la gradiente geotérmica es de 2°C/100m y una profundidad de 400 m. Por ello, la simulación de temperatura en todos los casos resulta con temperatura en las labores menores a 32.5°C Tbh, recomendando que para las labores por encima de los 28.5°C se deberá utilizar cámaras de aire acondicionado para los trabajadores. También se analizó desde el punto de vista económico, determinando y comparando el costo de ventilación de 1.45 $/t de la mina con minas en el África de similares características. Dando como resultado menor al promedio de minas. De esta manera concluimos que la planificación y diseño del sistema de ventilación no solo cumple con satisfacer la cobertura de aire mayor al 100%, además de cumplir la normativa de Ghana, sino también desde el punto de vista económico es atractivo a diferencia de otras minas de similares características.