WO2024259542A1

WO2024259542A1 - Sistema para dispensar primas en pozos de voladura para minería

Info

Publication number: WO2024259542A1
Application number: PCT/CL2023/050052
Authority: WO
Inventors: Javier Ruiz Del Solar San Martin; Mauricio Alfredo CORREA PEREZ; Felipe Ignacio INOSTROZA FERRARI; Diego Alonso CARVAJAL RAMIREZ; Cristian Fabián RIVERA FIERRO; Claudio Alberto PALACIOS VILLALOBOS; Nicolás Ricardo CRUZ BRUNET; Marco Antonio RUIZ HERNÁNDEZ; Jonhatan Octavio BARRIGA MELGAREJO; Gloria del Pilar LARA MARRO; Felipe Alonso GARCÍA LÓPEZ; Darco Esteban PEÑA PINTO; Gustavo Andrés DÍAZ FERRÁN
Original assignee: Enaex Servicios SA
Current assignee: Enaex Servicios SA
Priority date: 2023-06-23
Filing date: 2023-06-23
Publication date: 2024-12-26
Anticipated expiration: 2025-12-23
Also published as: AU2023458690A1; EP4733711A1

Abstract

La presente invención se relaciona con un sistema (1000) y método para dispensar primas en pozos de voladura para minería, que comprende un vehículo primador (100) y un equipo de primado (200), el cual es transportado por el vehículo primador (100), dicho vehículo (100) con capacidad de operar de forma autónoma, semiautónoma y por tele comando; donde el equipo de primado (200) comprende: al menos dos bandejas (250, 251) para colocar unos elementos de carrete (220); al menos dos dispensadores (260, 261) de dispositivos explosivos tipo boosters (210), un puente grúa (230); un sistema para posicionar los detonadores dentro del dispositivo explosivo tipo booster; un posicionador de antena; un dispensador de freno de cable (270); y un sistema de desenrollado (290) de cable. con un pozómetro para inspeccionar los pozos antes del carguío.

Description

SISTEMA PARA DISPENSAR PRIMAS EN POZOS DE VOLADURA PARA MINERÍA

CAMPO DE APLICACIÓN

[0001] La presente invención pertenece al área de la industria de los explosivos utilizados preferentemente en la industria minera. En particular, la presente invención se relaciona con un sistema para dispensar primas en pozos de voladura para minería.

ANTECEDENTES

[0002] En el montaje de explosivos el proceso de primado consiste en la introducción de uno o más detonadores en un dispositivo explosivo de alto poder, para posteriormente introducir el dispositivo explosivo en conjunto con el detonador en pozos, tiros o perforaciones.

[0003]Actualmente, para llevar a cabo el primado en operaciones de minería en superficie o a cielo abierto, se instala un detonador en un dispositivo explosivo tipo booster o iniciador y este se desenrolla manualmente, para posteriormente ser bajado al interior del pozo hasta que la prima, tal como es llamado el conjunto de booster con detonador, se ubique a una distancia predefinida del fondo del pozo, por ejemplo, aproximadamente 1 m desde el fondo del pozo, donde los pozos tienen habitualmente entre 12 y 25 metros o más de profundidad y un diámetro de 15 a 40 cm.

[0004] Posterior a dicha operación, el cable en la superficie se enrolla en algún elemento, como un palo, bastón o vara (por ejemplo una rama de colihue o similar) atravesado en el agujero del pozo, para evitar que el extremo libre del cable se caiga dentro del agujero. Cuando se corta el cable, o el cable cae dentro del agujero y se pierde la comunicación, puede generar un incidente grave porque se convierte en un elemento explosivo armado para detonar pero que no contiene elementos de control. Cuando los explosivos no detonan como es planeado durante una voladura se conocen como tiros quedados, en donde la detonación accidental de fallos de ignición es una causa frecuente de lesiones corporales, daños a materiales y equipos además de las consecuentes pérdidas de producción. [0005] Por otro lado, la operación de primado, si bien se realiza de forma segura, está expuesta a condiciones externas que la hacen una operación riesgosa. Por ejemplo, algunas condiciones de riesgo son las operaciones en sectores con inestabilidades geomecánicas, subdicidencias u operaciones en fondo mina o cercano a paredes verticales, lo cual conlleva riesgos inherentes para las personas.

[0006]Además, en una operación de primado manual existe espacio para el error en condiciones de poca visibilidad, como lo son las horas nocturnas, razón por la cual se restringe esta tarea a las horas diurnas. El poder liberar esta restricción permitiría agregar tiempo al proceso productivo de forma relevante, aumentando así la productividad global. De esta forma, el estado del arte ha buscado solucionar este tipo de deficiencias, al disminuir los riesgos durante la operación de primado.

[0007] Por ejemplo, el documento US20210223018 A1 , el cual describe un vehículo de suministro de explosivos para entregar un iniciador para iniciar una explosión de un material explosivo en un agujero en el suelo de un foso hasta una profundidad operativa en el agujero. El vehículo comprende: (a) un conjunto de almacenamiento para almacenar una pluralidad de impulsores; (b) un conjunto de carga del impulsor para (i) soportar el impulsor en una posición de entrega por encima del orificio y (¡i) mover el impulsor hacia abajo en el orificio e insertar el impulsor a una profundidad operativa en el orificio; y (c) un conjunto de entrega para transportar el impulsor desde el conjunto de almacenamiento al conjunto de carga. Sin embargo, la tecnología descrita en este documento requiere que los cables de detonación se conecten manualmente y requieren de fijar o anclar un carrete de forma manual en torno al agujero de voladura, exponiendo a los operarios a los riesgos externos del sitio de voladura e impidiendo liberar la restricción de operar en horas nocturnas.

[0008]Una solución similar es la divulgada por el documento US1 1473892B2, el cual describe un vehículo de entrega para depositar explosivo en un pozo de voladura, donde comprende: un tanque de almacenamiento de emulsión; una plataforma de traslación vertical; y un brazo robótico; el tanque de almacenamiento de explosivos está provisto de al menos un recipiente de sellado; el al menos un recipiente de sellado es capaz de contener sustancias explosivas en forma líquida o de partículas; la plataforma de traslación vertical está configurada para que el brazo robótico esté ubicado en la altura ideal de trabajo del suelo, y el brazo robótico está horizontal para contrarrestar que el suelo no sea plano; el brazo robótico comprende al menos dos ejes móviles y sensores; el brazo robótico está configurado para: permitir el análisis de la parte interna del orificio, para guiar el sensor cerca del borde superior del orificio; guiar la primera descarga de explosivo; montar un detonador; depositar un detonador recién instalado en el orificio; guiar el explosivo hasta la segunda descarga del orificio; y amortiguar el orificio al final del proceso de deposición explosiva; el vehículo comprende además: un dispositivo GPS, un elemento de propulsión y un procesador electrónico, que está configurado para guiar de forma independiente el vehículo, el vehículo comprende además: al menos tres mordazas, las al menos tres mordazas pueden acoplarse al extremo libre del brazo robótico, cada una de las mordazas tiene funciones y propósitos diferentes. Sin embargo, la tecnología descrita en este documento carece de redundancias activas y la conexión cableada de los detonadores aún debe realizarse de forma manual.

[0009] El documento WO201 1 106830A1 se relaciona con un sistema para cargar el barreno de voladura, el cual tiene un módulo de entrega de carga con dos motores, uno que impulsa una rueda motriz para sacar una manguera de un carrete y permite que la manguera avance hacia abajo en el barreno de voladura, y el otro motor gira el carrete para recuperar la manguera en el carrete, en donde un conjunto de accionamiento de la manguera comprende un tubo detonador en el que puede cargarse un detonador para su transporte al barreno de voladura. Sin embargo, la tecnología descrita en este documento depende fuertemente de la interacción manual tanto para ensamblar las cargas explosivas como para conectarlas una vez instaladas en el sitio de voladura, exponiendo a los operarios a los riesgos externos delsitio de voladura e impidiendo liberar la restricción de operar en horas nocturnas.

[0010] El documento W02021080514 A1 divulga un aparato cargador que incluye un primer cargador y un segundo cargador. El primer cargador está configurado para contener, transportar y dispensar componentes del primer dispositivo de iniciación. El segundo cargador está configurado para contener, transportar y dispensar componentes del segundo dispositivo de iniciación. El primer cargador y el segundo cargador están configurados para dispensar los componentes del primer dispositivo de iniciación y los componentes del segundo dispositivo de iniciación de manera correspondiente, de modo que uno dispensado de los componentes del primer dispositivo de iniciación y uno dispensado correspondientemente de los componentes del segundo dispositivo de iniciación pueden ser ensamblados para formar un dispositivo de iniciación unificado estructuralmente completo para cargar en un pozo. Sin embargo, la tecnología descrita en este documento carece de redundancias de seguridad y depende fuertemente de la interacción manual para conectar las cargas una vez instaladas en el sitio de voladura, en donde las cargas son empujadas de manera horizontal.

[0011 ]Otra solución es la mostrada por el documento US20210270590 A1 , el cual describe conjunto de refuerzo para su uso en una operación de perforación y voladura, que comprende en alineación coaxial: (a) un refuerzo para iniciar una explosión de un material explosivo en un agujero en el piso de un pozo como parte de una operación de perforación y voladura; (b) un carrete y un cordón detonante enrollado alrededor del carrete en una posición de almacenamiento fuera del orificio y conectado al carrete y al detonador, con el carrete provisto para permitir que el cordón detonante se desenrolle del carrete cuando el detonador es movido desde la posición de almacenamiento a una profundidad operativa en el agujero y el carrete permanece en la posición de almacenamiento; y (c) una estaca para ubicar el carrete en el piso del pozo cerca del hoyo después de que el impulsor esté a la profundidad operativa en el hoyo; y con un extremo del carrete formado para recibir y ubicar un extremo del impulsor de modo que el impulsor quede asentado en el carrete cuando el conjunto del impulsor esté en posición vertical en la posición de almacenamiento antes de mover el impulsor a la profundidad operativa en el orificio. Sin embargo, la tecnología descrita en este documento requiere que los cables de detonación se conecten manualmente y requieren de fijar o anclar un carrete de forma manual en torno al agujero de voladura, exponiendo a los operarios a los riesgos externos del sitio de voladura e impidiendo liberar la restricción de operar en horas nocturnas.

[0012] El documento US201901 19066 A1 se relaciona con un aparato para usar en un sistema de voladura que incluye un carrete con un cubo, un primer y un segundo disco que están montados en el cubo, un conductor de transmisión de señales flexible alargado que tiene un primer extremo y un segundo extremo y que está enrollado en el cubo, entre los discos, al menos un primer detonador que está conectado al conductor de transmisión de señales en o cerca del primer extremo, un dispositivo conector que está conectado o expuesto al conductor de transmisión de señales en o cerca del segundo extremo, donde el conductor de transmisión de señales incluye marcas o formaciones separadas y en el que el carrete incluye un sensor, que responde al paso de una marca o formación más allá del sensor para producir una medida de la longitud del conductor de transmisión de señal que se desenrolla del cubo y una liberación mecanismo que, en uso, permite un grado de rotación del carrete o movimiento del conductor cuando una fuerza de tracción ejercida sobre el conductor aumenta por encima de un nivel predeterminado, para reducir así el nivel de la fuerza de tracción ejercida sobre el conductor caracterizado porque el dispositivo conector comprende, completamente ubicado en el interior del concentrador, un módulo transmisor/receptor, una batería y un procesador y, en uno de los discos, formaciones conectoras que están adaptadas para establecer comunicación con un dispositivo de control. Sin embargo, la tecnología descrita en este documento requiere que los cables de detonación se conecten manualmente y requieren de fijar o anclar un carrete de forma manual en torno al agujero de voladura, exponiendo a los operarios a los riesgos externos del sitio de voladura e impidiendo liberar la restricción de operar en horas nocturnas.

[0013]Por otro lado, el documento US10724371 B2 describe un método que comprende: obtener con un sistema de cámara robótica una o más representaciones de imágenes de un muro minero que tiene una pluralidad de perforaciones, incluyendo la una o más representaciones de imágenes datos de imágenes de nubes de puntos 3D; comparar un mapa de perforación que caracteriza el muro minero con la representación de una o más imágenes para realizar la identificación de un agujero de perforación del mapa de perforación no detectado en la representación de una o más imágenes; y en respuesta a la identificación de un orificio de perforación del mapa de perforación no detectado en una o más representaciones de imágenes, operación de activación en la que un sistema de robot, basado en una o más entradas de un operador, designa datos de imagen de una o más representaciones de imágenes como representante del pozo de perforación. Sin embargo, la tecnología descrita en este documento carece de redundancias de seguridad y depende fuertemente de la interacción manual para conectar las cargas una vez instaladas en el sitio de voladura, en donde las cargas son empujadas de manera horizontal.

[0014] De esta forma, la mayoría de las soluciones propuestas se relacionan principalmente con la automatización de la operación de primado para disminuir los riesgos externos a los que se exponen los operarios.

[0015] En general, las soluciones descritas anteriormente presentan soluciones técnicas distintas, donde principalmente se basan en la implementación de elementos automatizados, como brazos manipuladores, por ejemplo, o en suplir deficiencias relacionadas con el aseguramiento del dispositivo al lugar de aplicación debido a que no son aplicables a distintos tipos de suelos.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

[0016] La presente invención busca solucionar, entre otras cosas, el problema de exposición a riesgos para los operarios, permitiendo además f lexibi lizar los horarios de operación permitiendo la operación nocturna y permitiendo tanto alcanzar como trabajar en zonas anteriormente inaccesibles por sus riesgos para los humanos, de una manera eficiente y rápida, aumentando así la producción.

[0017] La invención se relaciona con un sistema para dispensar primas en pozos de voladura para minería. Dicho sistema se configura como un vehículo autónomo el cual comprende un equipo de primado, en el cual se dispone una pluralidad de dispositivos iniciadores de explosivos, una pluralidad de dispositivos detonadores, los cuales en conjunto conforman una prima, y una pluralidad de elementos de carrete, donde cada elemento de carrete comprende al menos una antena, al menos un carrete, al menos una línea de cable, al menos un detonador y al menos dos pares de apoyos flexibles. De esta forma, se ensambla el detonador con el iniciador respectivo.

[0018] En una configuración preferente, cada elemento de carrete se configura en una disposición simétrica de sus componentes comprendiendo al menos un par de antenas, al menos un par de carretes, al menos un par de líneas de cable, al menos un par de detonadores y al menos dos pares de apoyos flexibles. Ambos detonadores se introducen en un mismo dispositivo iniciador de explosivos, de esta forma, cada elemento de carrete tiene redundancia activa en sus componentes de comunicación más importantes, mejorando la confiabilidad del mismo.

[0019] El sistema se compone además por un puente grúa capaz de tomar al menos un iniciador y un elemento de carrete, los cuales se encuentran dispuestos en un respectivo dispensador. El puente grúa toma ambos productos sin un orden preestablecido.

[0020] Una vez que el puente grúa posiciona un iniciador y un elemento de carrete en el equipo de primado, se realiza la prima mediante un movimiento vertical del mecanismo de primado. Posteriormente, por medio de un sistema de desenrollado de cable, se logra posicionar la prima en la zona de pasadura de cada pozo.

[0021] Para dejar la prima en la zona de pasadura el sistema cuenta con un freno de cable configurado preferentemente por un elemento de varilla, el cual es accionado por un sistema de amarre de cable, que impide a su vez que la prima caiga en el pozo sin el control requerido. Posterior a eso, el sistema permite posicionar el elemento de carrete en un sector seguro relativo a la disposición del pozo.

[0022] El subsistema de dispensación está compuesto por un puente grúa ubicado en la parte superior de la maquinaria, y tiene la capacidad de movimientos cartesiano en ejes X, Y y Z. Este puente grúa está dotado de un elemento de agarre capaz de sostener, mover y posicionar tanto a los elementos de carrete e iniciadores desde su punto de dispensación hasta el punto de primado.

[0023] Debajo del puente grúa se encuentran dispuestos al menos una bandeja de elementos de carrete, los cuales están divididos en bandejas derecha e izquierda. Ambas bandejas sostienen en una posición definida al menos quince unidades de elementos de carrete cada una. Adicionalmente, debajo de las bandejas de elementos de carrete, se encuentran los dispensadores de iniciadores izquierdo y derecho, con capacidad de dispensar al menos quince iniciadores cada bandeja.

[0024]Cada uno de los elementos de carrete comprende unos apoyos flexibles que se acomodan al terreno y que permiten que el elemento de carrete caiga siempre de pie sin voltearse. Un elemento de carrete se acopla a la bandeja dispensadora en una posición fija debido a la tensión que producen los apoyos flexibles, deformados en su rango de deformación elástica. Los apoyos flexibles se despliegan al sacar dicho elemento de carrete.

[0025] De esta forma, la presente invención presenta varias ventajas respecto a las tecnologías conocidas. En particular, respecto a US20210223018 A1 , la invención contempla un sistema de primado al interior en vez de llevar primas pre-cargadas. Además, el elemento de carrete considera apoyos adaptables al terreno que mantienen la verticalidad de dicho elemento de carrete, mientras que el documento posee una estaca, que depende de la dureza del terreno para su sujeción. Con respecto a CN107957224 B, el principio de funcionamiento es totalmente diferente, pues se basa en un brazo manipulador con distintos acoples en vez de un dispensador de explosivos. La invención considera un amarre de freno de cable más confiable y un sistema de activación inalámbrico. El documento WO201 1 106830 menciona un sistema para cargar explosivos “bombeadles” en tiros/pozos (paso posterior al dispensado de primas), por lo que el principio de funcionamiento y características no se cruzan con la invención. Por otro lado, respecto a W02021080514 A1 , la presente invención cuenta con un sistema de dispensación definido, en el cual el detonador, iniciador y elemento de varilla se acoplan y priman al interior del sistema por acoples rápidos, permitiendo dispensar el conjunto completo de elementos necesarios para la detonación.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

[0026] La Figura 1 representa una vista lateral del sistema de la invención en operación, dispuesto sobre un cutting de pozo.

[0027] La Figura 2 representa una vista lateral del sistema de la invención.

[0028] La Figura 3 representa una vista en perspectiva de un elemento de carrete del sistema de la invención, en posición de primar un iniciador.

[0029] La Figura 4 representa una vista en perspectiva de un freno de cable del sistema de la invención.

[0030] La Figura 5 representa un diagrama de la arquitectura de control de alto nivel del sistema de la invención. [0031] La Figura 6 representa un diagrama de la arquitectura de control de bajo nivel del sistema.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

[0032] La presente invención se relaciona con un sistema (1000) y método para dispensar primas en pozos de voladura para minería.

[0033] El sistema (1000) se encuentra conformado preferentemente por un vehículo phmador (100) el cual comprende un equipo de primado (200), en el cual se dispone una pluralidad de dispositivos detonadores, una pluralidad de dispositivos iniciadores, donde cada detonador e iniciador conforman una prima, y una pluralidad de elementos de carrete.

[0034] El vehículo (100) corresponde a un vehículo de dispensación de explosivos, el cual es o configurado para operar de forma autónoma, y se configura de manera principal como un vehículo robotizado, diseñado principalmente para manipular cargas. El vehículo (100) comprende el equipo de primado (200), el cual permite realizar las etapas de primado y dispensación para el desarrollo de túneles en minería a rajo abierto.

[0035]De esta forma, el vehículo primador (100), tiene la capacidad de operar de forma autónoma, semiautónoma y por tele comando. Este vehículo (100) traslada el equipo de primado (200), el cual comprende medios para primar, dispensar y descender automáticamente una prima en el pozo. Adicionalmente permite cargar un módulo inalámbrico para iniciar la detonación.

[0036] El sistema (1000) tiene la capacidad de procesar al menos treinta unidades de primas, por medio de la dispensación de al menos treinta unidades de iniciadores (210), preferentemente de 450 gramos, y al menos treinta unidades de elementos de carrete (220) que contienen dos detonadores electrónicos, cada uno, donde cada iniciador(210) y su respectivo elemento de carrete (220) se encuentran vinculados por veinte metros de cable y sus respectivas antenas de comunicación en el extremo opuesto al detonador. El equipo de primado comprende un posicionador de antena (300), que permite controlar la ubicación del elemento de carrete (220) [0037] El equipo de primado (200) se compone por un puente grúa (230) capaz de tomar un iniciador (210) y posteriormente un elemento de carrete (220) desde sus respectivos dispensadores. Este puente grúa (230) mueve el iniciador (210) y el respectivo elemento de carrete (220) hacia un primador (400) en ese respectivo orden.

[0038]Una vez que el puente grúa posiciona un iniciador (210) y un equipo de carrete (220) en el primador (400), se realiza la prima mediante un movimiento vertical del mecanismo de primado. Posteriormente, por medio de un sistema de desenrollado (290) de cable, se logra posicionar la prima en la zona de pasadura de cada pozo.

[0039] Para dejar la prima en la zona de pasadura, el equipo de primado (200) comprende una bandeja para dispensar (270) un freno de cable (271 ), el cual es accionado por un sistema de amarre de cable (280). Posterior a eso, el equipo de primado permite posicionar el elemento de carrete (220) en un sector seguro relativo al a la zona donde se encuentra el pozo.

[0040] El puente grúa (230), el cual se encuentra dispuesto en la parte superior del equipo de primado (200), tiene la capacidad de movimientos cartesiano en ejes X, Y, y un tercer movimiento en eje Z. Este puente grúa está dotado de un elemento de agarre (240), capaz de sostener, mover y posicionar tanto un elemento de carrete (220) como su respectivo iniciador (210) desde su punto de dispensación hasta el punto de primado (290).

[0041] Debajo del puente grúa (230) se encuentran al menos una bandeja (250, 251 ) para colocar los elementos de carrete (220), los cuales se distribuyen preferentemente de manera simétrica en una bandeja derecha (250) y una bandeja izquierda (251 ). Cada bandeja (250, 251 ) sostiene en una posición definida al menos quince unidades de elementos de carrete (220).

[0042]Adicionalmente, debajo de las bandejas (250, 251 ) de elementos de carrete (220), se encuentran unos dispensadores (260, 261 ) de iniciadores (210), los cuales se encuentran distribuidos en un dispensador izquierdo (261 ) y un dispensador derecho (260), donde cada uno de dichos dispensadores (260, 261 ) tiene la capacidad de dispensar al menos quince iniciadores (210). [0043]Los dispensadores (260, 261 ) se configuran a base de una oruga de desplazamiento con un respectivo tensor, que distribuye los altos explosivos (iniciadores) por medio de un avance lineal controlado, donde dicho avance es producido por la acción de un motor de oruga. En ambos extremos de cada dispensador (260, 261 ) se ubican unos sensores láser para determinar la cantidad de iniciadores que se encuentran en el equipo de primado (200), mientras que en los extremos de la cara lateral se ubican dos sensores inductivos, para indicar que las paletas de la oruga están en posición correcta. Adicionalmente, se dispone de al menos una placa para separar el dispensador (260, 261 ) de su respectiva bandeja (250, 251 ).

[0044] Los dispensadores (260, 261 ) son desmontables, por lo que se incluyen heles en la base y una manilla en el extremo para poder tirar y sacar del equipo de primado (200).

[0045]Los dispensadores (260, 261 ) requieren de componentes eléctricos, los cuales se disponen hacia el exterior para tener mayor accesibilidad al momento de realizar mantención y/o revisión.

[0046]Cada elemento de carrete (220) comprende unas patas o apoyos flexibles (221 ) que se acomodan al terreno y que le permiten caer siempre de pie sin voltearse. Los apoyos flexibles (221 ) se recogen mediante deformación elástica y acoplan con enganches cuando se guarda el elemento de carrete en su respectiva bandeja (250, 251 ) y se despliegan al sacar dicho elemento de carrete. El elemento de carrete (220) comprende antenas receptoras (222) para la realización de detonación inalámbrica, al menos dos carretes (223), al menos una base inferior

(224) y un conjunto de detonación, conformado por un soporte de detonadores

(225) y un soporte central (226). Este producto esta creado íntegramente de cualquier material apto para procesos posteriores a la tronadora, como por ejemplo plásticos, con excepción de las antenas

[0047]Como se describió anteriormente, las bandejas (250, 251 ) de elementos de carrete (220), conformados por la bandeja derecha (250) y la bandeja izquierda (251 ), son capaces de almacenar una cantidad de quince unidades cada una, otorgando una capacidad total de treinta unidades al sistema (1000). Cada bandeja se encuentra localizada en las zonas laterales del equipo de primado (200). Las bandejas cuentan con rieles telescópicos de acero inoxidable para otorgar un mejor alcance en la carga y descarga de elementos de carrete (220) entre el operador y el sistema (200).

[0048]Cada bandeja (250, 251 ) está diseñado en su totalidad con aluminio estructural 6061 y en una menor proporción en plástico ABS impreso en 3D y/o en inyección plástica en el mismo material, para piezas soportantes de sensores y algunos conectores.

[0049]Cada bandeja comprende dos sensores mecánicos ¡guales que identifican la correcta postura del elemento de carrete en su posición determinada en la bandeja y permanencia en el lugar señalado. Sumado a lo anterior, cuenta un sensor inductivo, preferentemente uno por cada bandeja, para señalar si el sistema se encuentra cerrado para comenzar la operación.

[0050] El sistema (1000) comprende además un subsistema de detección de pozos que comprende medios para realizar una medición de las características físicas y de las propiedades geométricas del pozo.

[0051] El sistema (1000) comprende además un subsistema de navegación autónoma, que le permite al vehículo (100) navegar con la capacidad de evadir obstáculos, y posicionarse con orientación hacia la zona donde se encuentre el pozo. La navegación se realiza mediante sensores, los cuales entregan una nube de puntos del ambiente 3D. Esta nube de puntos es procesada y con eso se puede distinguir los desniveles, cuttings, obstáculos en general y con el GPS se guarda la posición donde se detectó en algún momento el obstáculo. Dichos sensores pueden corresponder a sensores lídar (acrónimo del inglés LiDAR, Light Detection and Ranging o Laser Imaging Detection and Ranging), configurados mediante un algoritmo utilizado para detección de obstáculos.

[0052] El sistema (1000) comprende además un subsistema de posicionamiento fino autónomo para que el vehículo (100) posicione el equipo de primado sobre el pozo a cargar. El subsistema de posicionamiento fino autónomo corresponde a un complemento del subsistema de navegación autónoma, y permite posicionar correctamente el vehículo (100) con respecto a los pozos de una malla de pozos de tronadura. En este caso, si el vehículo (100) se encuentra cerca de un pozo, el subsistema de navegación autónoma pasará el control del movimiento del equipo al subsistema de posicionamiento fino autónomo, con lo cual el equipo de primado (200) quedará en la posición correcta para el carguío del pozo correspondiente, preferentemente disponiendo el equipo de primado por sobre 20 cm del cutting del pozo.

[0053] Para posicionar el equipo de primado (200) sobre cada pozo de forma precisa, se utiliza la información de sensores lidar 3D para la detección del agujero que conforma el pozo.

[0054] El sistema (1000) comprende además un subsistema de detonación inalámbrica que comprende medios para detonar los explosivos cargados en los pozos.

[0055] El sistema (1000) comprende además un subsistema de control que se comunica y administra a cada uno de los demás subsistemas. Dicho subsistema de control comprende la interacción de múltiples dispositivos, tanto controladores, como sensores.

[0056] La arquitectura de alto nivel comprende el procesamiento de los algoritmos que permiten la navegación autónoma del vehículo por una malla, la inspección y el carguío de los pozos.

[0057] Los equipos involucrados para control de alto nivel son:

• PC Control Cabina

• PC GUI

• PC Sala Control

• Tablet PC

[0058] La arquitectura de control de alto nivel se compone a grandes rasgos de 3 subsistemas: La navegación autónoma/teleoperación, el posicionamiento fino y el carguío de los pozos.

[0059]La teleoperación de tipo asistida, se encuentra a cargo del PC GUI. Este PC provee la interfaz de supervisión y control al operador, para sala de control o utilizando la Tablet PC. Este sistema proporciona al operador un conjunto de acciones posibles, guiando de este modo las acciones que realiza el vehículo.

[0060]Adicionalmente, la sala de control tiene la opción adicional de control de teleoperación del equipo (sin asistencia), la cual está planeada para ser utilizada para llegar hasta las mallas. En este caso el control del operador solo permite mover el equipo fuera de las mallas, y sin la posibilidad de realizar alguna acción de primado.

[0061] En el caso de la operación en modo autónomo, el principal componente de alto nivel es el PC de control ubicado en la cabina. Este PC es el encargado del procesamiento de los algoritmos de navegación, posicionamiento fino y las coordinaciones de alto nivel del sistema de carguío de pozos.

[0062] La arquitectura de bajo nivel corresponde a los controladores que realizan el procesamiento hacia los actuadores, para la operación del equipo.

[0063] Para el control del vehículo (100) y el equipo de primado (200), se utiliza un controlador lógico programadle. Estos realizan el procesamiento y control de bajo nivel del sistema, posibilitando el control de los movimientos del vehículo (incluido un brazo manipulador telescópico), así como el equipo de primado y carguío de pozos.

[0064] El vehículo puede ser utilizado en todo tipo de faenas mineras de cielo abierto que involucren realizar un primado para iniciar una detonación con un sistema de iniciación electrónico inalámbrico.

[0065] De esta forma, el funcionamiento del sistema (1000) comienza recibiendo la orden de trabajo de perforación y tronadura por el Sistema de Planificación, la cual define la malla que se debe primar, el mapa topográfico para planificar las rutas y visitar los pozos. Cada tarea incluye un destino y el trayecto que utilizará el vehículo.

[0066] La información de asignación de tareas y monitoreo del sistema de operación estará disponible a través de una interfaz de usuario en la Sala de Control.

[0067] Una vez definida las rutas, el sistema se aproxima a cada pozo mediante un sistema de posicionamiento dual, donde se aproxima a cada pozo primero mediante posicionamiento GNSS o GPS y luego el ajuste fino de acercamiento final se realiza mediante sensores lidar se detectan los pozos por medio de un algoritmo de aprendizaje reforzado. Posteriormente el sistema inspecciona el pozo, detecta su profundidad y presencia de agua, y comienza el proceso de primado. Finalmente carga el iniciador (210) primado con detonadores (225) en el pozo mediante un proceso de desenrollado, y posiciona la varilla de freno de cable (271 ), en el cutting que impide que los cables se vayan al interior del pozo, y así continuar con el siguiente pozo.

[0068] Al terminar de primar todos los pozos, el sistema retorna a cada uno de los pozos para realizar una activación global de módulos de iniciación inalámbricos.

Esto permite activar los módulos para iniciar el proceso de tronadura. Dicha activación puede realizarse, por ejemplo mediante Li-Fi (light Fidelity).

NÚMEROS DE REFERENCIA

[0069JA continuación, se incorpora un listado con los componentes de la invención y sus respectivos números de referencia en las figuras.

1000 Sistema

100 Vehículo phmador

200 Equipo de primado

210 Iniciador

220 Elemento de carrete

221 Apoyo flexible

222 Antena receptora

223 Carrete

224 Base inferior

225 Soporte detonador

226 Soporte central

230 Puente grúa

240 Elemento de agarre del puente grúa

250 Bandeja derecha para elementos de carrete

251 Bandeja izquierda para elementos de carrete

260 Dispensador derecho de iniciadores

261 Dispensador izquierdo de iniciadores

270 Dispensador de freno de cable

271 Freno de cable

280 Sistema de amarre de cable

290 Punto de primado

300 Posicionador de antena 400 Phmador

[0070] Por último, cabe destacar que distintos parámetros particulares de la invención, como las dimensiones, la elección de materiales, y aspectos específicos de las configuraciones preferidas descritas anteriormente pueden variar o ser modificadas en función de los requerimientos de operación. En consecuencia, las configuraciones específicas descritas anteriormente no pretenden ser limitantes, y dichas variaciones y/o modificaciones se encuentran dentro del espíritu y alcance de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1 . Un sistema (1000) para dispensar primas en pozos de voladura para minería, CARACTERIZADO porque comprende un vehículo phmador (100) y un equipo de primado (200), el cual es transportado por el vehículo phmador (100), dicho vehículo (100) opera de forma autónoma, semiautónoma y por tele comando; donde el equipo de primado (200) comprende: a. Al menos una bandeja (250, 251 ) para colocar unos elementos de carrete (220), los cuales se distribuyen en una bandeja derecha (250) y una bandeja izquierda (251 ); b. al menos un dispensador (260, 261 ) de dispositivos explosivos detonadores (210), dispuestos bajo las bandejas (250, 251 ), c. un puente grúa (230) dispuesto en la parte superior del equipo de primado (200) capaz de tomar un explosivo iniciador tipo booster (210) desde su dispensador y posteriormente un elemento de carrete (220) desde su bandeja, moviendo el iniciador (210) y el respectivo elemento de carrete (220) hacia un phmador (400); d. un posicionador de antena (300), que permite controlar la ubicación del elemento de carrete (220); e. un dispensador (270) para dispensar un freno de cable (271 ), el cual es accionado por un sistema de amarre de cable (280); y f. un sistema de desenrollado (290) de cable, que permite posicionar la prima en cada pozo.

2. El sistema según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el puente grúa está dotado de un elemento de agarre (240), capaz de sostener, mover y posicionar tanto un elemento de carrete (220) como su respectivo booster (210) desde su punto de dispensación hasta el punto de primado (290).

3. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque los dispensadores (260, 261 ) se configuran a base de una oruga de desplazamiento con un respectivo tensor, que distribuye unos iniciadores explosivos por medio de un avance lineal controlado, donde dicho avance es producido por la acción de un motor.

4. El sistema según la reivindicación 3, CARACTERIZADO porque en ambos extremos de cada dispensador (260, 261 ) se ubican unos sensores láser para determinar la cantidad de Booster que se encuentran en el equipo de primado (200), mientras que en los extremos de la cara lateral se ubican dos sensores inductivos, para indicar que las paletas de la oruga están en posición correcta.

5. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque se dispone de al menos una placa para separar el dispensador (260, 261 ) de su respectiva bandeja (250, 251 ).

6. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque los dispensadores (260, 261 ) son desmontables, por lo que se incluyen heles en la base y una manilla en el extremo para poder tirar y sacar del equipo de primado.

7. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque cada elemento de carrete (220) comprenden unos apoyos flexibles (221 ) con una configuración aerodinámica, donde dichos apoyos flexibles (221 ) se acomodan al terreno y que le permiten caer siempre de pie sin voltearse, los cuales se deforman elásticamente, y acoplan con enganches cuando se guarda el elemento de carrete en su respectiva bandeja y se despliegan al sacar dicho elemento de carrete.

8. El sistema según la reivindicación 7, CARACTERIZADO porque el elemento de carrete (220) comprende antenas receptoras (222) para la realización de detonación inalámbrica, al menos dos carretes (223), al menos una base inferior (224) y un conjunto de detonación, conformado por un soporte de detonadores (225) y un soporte central (226).

9. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque cada bandeja comprende dos sensores mecánicos ¡guales que identifican la correcta postura del elemento de carrete en su posición determinada en la bandeja y permanencia en el lugar señalado, y al menos comprende un sensor inductivo, preferentemente uno por cada bandeja, para señalar si el sistema se encuentra cerrado para comenzar la operación.

10. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque comprende un subsistema de detección de pozos que comprende medios para realizar una medición de las características físicas y de las propiedades geométricas del pozo y un subsistema de navegación autónoma, que le permite al vehículo (100) navegar con la capacidad de evadir obstáculos, y posicionarse con orientación hacia la zona donde se encuentre el pozo.

1 1. El sistema según la reivindicación 10, CARACTERIZADO porque comprende además un subsistema de posicionamiento fino autónomo para que el vehículo (100) posicione el equipo de primado sobre el pozo a cargar.

12. Un método para dispensar primas en pozos de voladura para minería mediante el sistema de la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque comprende los pasos de: a. colocar los iniciadores (210) y elementos de carrete (220) en el equipo de primado (200) del sistema (1000); b. aproximar el sistema (1000) a cada pozo mediante una referencia de posicionamiento GPS, c. tomar un iniciador (210) desde su dispensador y posteriormente un elemento de carrete (220) desde su bandeja mediante el puente grúa (230), moviendo el iniciador (210) y el respectivo elemento de carrete (220) hacia un primador (400); d. mover un actuador del sistema primador (400) tal que se incerta los detonadores (225) presentes en el elemento de carrete (220) dentro del iniciador tipo booster (210); e. cargar el booster primado con detonador en el pozo mediante un proceso de desenrollado controlado, y posicionar el freno de cable en el cutting para continuar con el siguiente pozo; y f. retornar el sistema (1000) para realizar una activación global de módulos de iniciación inalámbricos.

13. El método de acuerdo a la reivindicación 12, CARACTERIZADO comprende el paso de definir una malla de la zona que se debe primar, el mapa topográfico para planificar las rutas y visitar los pozos, previo a la colocación de los iniciadores (210) y elementos de carrete (220) en el equipo de primado (200).

14. El método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 12 o 13 CARACTERIZADO porque la aproximación del sistema (1000) a cada pozo incluye un posicionamiento mediante posicionamiento GNSS o GPS.

15. El método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14

CARACTERIZADO porque la aproximación del sistema (1000) a cada pozo incluye un posicionamiento mediante sensores de tipo lídar.