03. Diseño Eficiente de La Tronadura

8/20/2019 03. Diseño Eficiente de La Tronadura

1/18

Dise ño

ficiente

dela

ronadura


2/18

27

Diseño Eficiente de la tronadura

1.

DISEÑO BASICO DE LA TRONADURA

A. Determinación de los parámetros de tronadura

-

reglas

empíricas

1. Altura del banco

a. las alturas de los bancos normalmente son determinadas por los

parámetros del lugar

b. si no se determina la altura con anterioridad, ésta deberá ser mayor en

metros que el diámetro de la carga en mm dividido por 15

c. las desviación de la perforación puede constituir un problema cuando la

altura del banco es más de cuatro veces la dimensión del burden

2. Diámetro del barreno

a. para 100graruna excelente distribución de la energía utilizar diámetros de

barreno mm) igual a la altura del banco m) multiplicado por 8

b. el diámetro máximo del barreno

mm para

una altura de banco conocida

debería ser igual a la altura del banco multiplicada por 15

c. al utilizar diámetros de carga con un diámetro inferior al del barreno,

se debe considerar el efecto de desacoplamiento

Efecto de Desacoplamiento sobre la Presión de Detonación

de reducción en

b9.rrenos húmedos

es equivalente a

\ 8

1 _

Diámetro del EXPlOSiVO

)

iámetro del Barreno

de reducción

en barrenos secos

es equivalente

a

1 _

Diámetro del ExPlosiv~

Diámetro del Barreno)

\2 6

Ejemplo: la presión de detonación de un explosivo de 127 mm de diámetro en

un barreno de 165 mm de diámetro se reducirá en 380/0en un

barreno húmedo y 49 en un barreno seco.

,.,.

TE NI SFI IENTES R TRON DUR S


3/18

28

1.


A. Determinación de los parámetros de tronadura -reglas empíricas

2.

d.

Diámetro del barreno cont.)

normalmente el diámetro del barreno será levemente mayor que el diámetrc

de la broca lo que píOducirá una mayor densidad de carga)

a medida que aumentan los diámetros de los barrenos, el costo de la

perforación, la carga y explosivos, generalmente dismin.uyen.

los barrenos más pequeños distribuyen la energía explosiva mejor que los

barrenos más grandes

e.

f.

3.

a.

b.

Burden .

distancia entre el barreno y la cara libre más próxima

los burdens en metros normalmente son equivalentes al diámetro de la carG

en mm divididopor un escala de 25 a 40

.

la dufeza de la roca, fracturas, explosivos utilizados, y la fragmentación

requerida determinan la selección del burden

fórmula del burden:

c.

d.

Burden = « ED x 2 + RO + 1,8 x CD /25,4»

x 0,3048

Donde: CD = diámetro de la carga exp.~osiva mm)

ED = densidad del explosivo g/cc)

RD = densidad de la roca g/cc

nota:

las fórmulas anteriores no toman en cuenta la energía explosiva

-, AWS o ABS) nflá ~altura del banco

4.

a.

b.

Indice de rigidez del burden

equivalente a la altura del banco dividido por el burden

si el índice es menor a 2 entonces la masa de roca será rígida y más

difícil de fracturar


.,

.


4/18

1.


4. Indice de rigidez del burden

.

-

Comparación

del Indice de Rigidez

Altura del banco

Diámetro de la carga

Burden

Indice de rigidez

Taco

Distancia de energía

vertical

1

Mala

distribución

de la energía

Altura del banco

Diámetro de la carga

Burden

Indice de rigidez

Taco


vertical

2

Distribución aceptable de la energía

Altura

del banco

Diár1Jetro de la carga

Burden

Indice de rigidez

Taco


vertical

3

29

10

m

311 mm

10 m

1

7m

30

10 m

145 mm

5m

2

3 5 m

65

10 m

92 mm

3 3 m

3

2 3 m

77°

Buena distribución de la energía

nota: el factor de

energía es el mismo

para cada ejemplo


:.


5/18

1.

A.

30


Determinación de los parámetros de tronadura - reglas empíricas

4.

c.

indice de rigidez del burden cont.

el índice de rigidez puede ser mejorado utilizando diámetros de

carga inferiores o mayores alturas de banco

los índices de rigidez bajos requieren factores de energía relativamente

mayores para producir una fragmentación uniforme

d.

5.

a.

b.

c.

Espaciamiento

distancia entre los barrenos, perpendicular al burden

normalmente fluctúa entre 1 a 1,8 x la distancia del burden

se obtienen resultados óptimos de distribución de la energía cuando el

espaciamiento es equivalente a la dimensión del burden x 1,15 Yel patrón

es distribuido en una configuración inclinada

el agrietamiento primario paralelo a la cara libre puede permitir un

espaciamiento mayor

d.

6.

a.

b.

c.

Subperforación

la distancia que el barreno es perforado bajo la gradiente

equivalente a la distancia del burden x 0,3 a 0,5

si la mitad de la distancia del burden aún deja un fondo de barreno excesivo

entonces la distancia del burden deberá ser reducido

para mejorar la fragmentación la carga iniciadora del barreno no debe

ser colocada en la subperforación

d.

7. Taco

a. material inerte colocado en el barreno sobre el explosivo con el fin de

contener la energía

b. equivalente a 0,7 a 1,3 veces la dimensión del burden

. c. si el diámetro de lacarga en mmdivididopor la longituddel taco en m es mayor

que 55 se puede producir un flyrock y ventilación prematura

d. las rocas molidas contienen la energía explosiva mejor que los detritos de

perforación

e. los barrenos húmedos requieren un taco mayor para la contención de la

energía que los barrenos secos

TECNIC SFICIENTf P R TRON DUR S


6/18

31

1.


A.

Determinación de parámetros de tronaduras - reglas empíricas

7.

f.

Taco cont.

base la selección de la longitud del taco en la contención relativa RC

de la carga explosiva en lugar de en un porcentaje de la dimensión

de la carga

Diámetro de

la carga

~

Cálculo de la Contención

Relativa RC

Longitud

del taco

RC=

long. del taco / 0.3048 + «Diámetro de la Carga/25,4 x 0,25

m . mm

Energía de la Carga/2498 x Diámetro de la Carga/25,4

Ejemplo 1:

Diámetro de la Carga

Energía ABS de la Carga

Longitud del taco

152 mm

3167 j/cc

3,7 m

Contención relativa

típicamente bien contenida

1,80

Ejemplo 2 :

Diámetro de la Carga

Energía ABS de la Carga

Longitud del taco

152 mm

3167 j/cc

2,1 m

Contención relativa

mal contenida

TECNICASFICIENTESARATRONADURAS

J


7/18

32

DISEÑO BASICO DE LA TRONADUAA


.7. Taco cont.

g. el factor de contención relativa RC depende enormemente del sector,

es decir, de la geología que rodea la parte superior del barreno de

tronadura

h. habitualmente la RC debiera ser superior a 1,4 para evitar la pérdida

excesiva de contención

i. revise la distribución vertical de la energía en la masa de roca

dividiendo la longitud de la carga por la altura del banco

j~ si la masa de roca es dura desde la parte superior hacia abajo la

dist~ibución vertical de la energía debería ser superior a 0,80 800/0 para

producir una fragmentación uniforme

k. para mejorar la distribución vertical de energía reducir el diámetro de

la carga o aumentar la altura del banco y luego recalcular las dimensiones

del burden;y del taco

1. burdens muy grandes en el fondo del barreno pueden requerir que el barrene

sea ubicado cerca de la cara -en este caso puede ser necesario aumentar

la longitud del taco en la hilera de la cresta para evitar ventilación prematura

y la producción de un flyrock .

8. Colocación de Tacos Intermedios.

a. reducción del peso de la carga en el barreno mediante la colocación

de secciones de material inerte dentro de la columna explosiva

b. el material inerte puede estar form o por cuttings de perforación o

incluso aire, como en el caso de tacos de aire.

c. la longitud mínima de los tacos m para separar las cargas en barrenos

secos es equivalente al diámetro de la carga mm

-;-

por 160

d. la longitud mínima del taco m para separar las cargas en barrenos

. húmedos es equivalente al diámetrode la carga mm 78O

e. para cada carga explosiva se necesita un iniciador de carga booster

f. los tacos de aire pueden reducir la cantidad de explosivo necesario

para lograr buenos resultados permitiendo la utilización eficiente de la

energía explosiva disponible

g. taco intermedio puede ser usado para reducir amplitudes de vibración,

pero debe tenerse cuidado para prevenir el sobreconfinamiento.

TECNICASEFICIENTESPARATRONADURAS


8/18

33

1.


A.


8. Colocación de Tacos Intermedios (cont.)

h. configuración de tacos.

Alternativas de Colocación de Tacos

Barreno Seco Barreno Húmedo Taco de Aire

taco

m)=diámetrodel rreno mm) taco m)=diámelroel rrenomm)

1~ 00

o.

1::

::::1 Taco

.

:::, Taco

o o

J

Taco

0

o o

00

°.

00

o

Explosivo

j Tapón

Taco de Aire

xplosivo

00

°0

,::

lO:

,:.:~ Taco

:J Intermedio

°0

::: Taco

(:: Intermedio

o.

0O

o.

00

Explosivo

Explosivo

Explosivo

B.

Cálculo de volúmenes

1.

Metros cúbicos de banco (bcms) cálculo por perforación

a. equivalente a burden x espaciamiento x altura del banco

2. Conversión de bcms en toneladas

a. bcms multiplicado por la densidad de la roca (g/cc)

TECNICASEFICIENTFSPARA TRONADURAS

,


9/18

34

1.


C.

Cálculos para efectuar la carga

1. Densidad de la carga kg de explosivo por m de barreno)

a. equivalente a:

0,0031415 x densidad del explosivo x diámetro del explosivo.;. 2)

\

2. Energía explosiva kj por kg de explosivo)

a. igual a la AWS del explosivo Uoules/gramo)

3. Energía de Carga kj de energía por m de barreno)

a. equivalente a la energía explosiva por densidad de carga

D.

Cálculo del factor de carga

1. Kg dé explosivo por metro cúbico banco.

a. equivalente a la densidad de carga por la longitud de la columna

explosiva dividido por los bcms por perforación

b. buen método para hacer un seguimiento de los costos Y del

comportamiento relativo de un tipo de explosivo si todos los demás

factores permanecen constantes

c. forma inadecuada para comparar diferentes explosivos o predecir

los resultados en diferentes tipos de rocas

o

E. Cálculo del factor energía

1. Energía del explosivo por metro cúbico

a. equivalente a la energía de la carga por la longitud de la columna explosiva

dividido por los metros cúbicos por perforación

b. mejor método para comparar .el resultado relativo de diferentes explosivos

2. Energía del explosivo por tonelada de roca

a. equivalente a la energía de la carga por la longitud de la columna

explosiva dividido por las toneladas de material por perforación

b. mejor método para comparar el comportamiento relativo de los diferentes

explosivos en diferentes tipos de roca

c. los factores de energía pueden fluctuar entre 500 y 1250 kj/ton.

d. los diseños de tronaduras iniciales se pueden basar en 900 kj/ton

TE NI SFI IENTFS R TRON DUR S

i


10/18

35

L

DISEÑO SICO DE L TRON DUR

F. Configuraciones de patrones de perforación

1. Distribución de patrones

a. cuadrado o cuadrado inclinado

b. rectangular o rectangular inclinado

TECNICASEF CIENT = 5 R TRON UR S

~

i

-.

trón cuadrado

c r libre

/

8

8

8 8

8

8

B

8

8

S

8

8

8

8

B=S

.

8

.

.

.

Patrón

cara

libre

cuad rada inclinado

8

. 8 8 .

8

B

.

8

S

. 8

8 o

.

ti

.

. .

.

B=S

Patrón

c r libre

rectangular

/

8

. .

.

. 8

B

. .

S.

.

.

.

. 8

.

. . .

B


11/18

1.

.2.

a.

b.

36


F.

Configuraciones de patrones de barreno

1. Distribución de patrones cont.)

c. la dimensión del burden debería ser perpendicular a la dirección

de desplazamiento deseada

d. los patrones levemente rectangulares inclinados proporcionan la mejor

distribución de la energía explosiva triángulo eq\-lilátero)

Espaciamiento =Burden x 1,15

Distribución Aelativa de la Energía Explosiva

Patrón Cuadrado Patrón levemente rectangular

inclinado inclinado

~

=B

Patrón

cuacrado

Patrón rectangular

inclinado

~~

,fJlef ll

s

= B x 1.5

=Bx1.1S=B

G.

Consideraciones de la perforación en ángulo

1.

a.

b.

c.

d.

e.

Ventajas

mejor distribución de energía

menos sobreexcavación

mejor control del piso

mejor estabilidad del muro alto

mayor trayectoria inicial para un lanzamiento mayor produciendo una pila

de escombro más baja y más suelta

c.

d.

e.

f.

g.

h.

Desventajas

requiere que la instalación de laperforadora sea realizada con sumo cuidadc

la orientación de la perforadora hacia la cara libre debe ser mantenida

a 90 grados

generalmente menor vida útil de la broca

mayor desviación de la perforación

mayor costo de perforación por metro

requiere de personas expertas para realizar la perforación

requiere bancos de perforación más anchos

puede producirse desprendimiento y puentes de explosivo con los

explosivos a granel mezclados ej. ANFO pesado)

TE Nl SEFIGENTfSP R TRON DUR S

i;f

..

~

-.

-«


12/18

L


G. Consideraciones de la perforación en ángulo (cont.)

ent j s de l perfor ción

en ngul

ENERGíA UTIL

'.:.

.

.

MALA

FRAGMENTACiÓN

,;

ENERGíA DESPERDICIADA



13/18

TECNICASFICIENTESARATRONADURAS

>

8

ropied des

de l s oc s

Tipo de Roca

Escala de Fuerza

Modulo de

Velocidad

Densidad g/cc Compresiva

Young pa Sónica fps

Basalto 2.8 3.0 1

5 5

61 111

15 18 700

Bauxita

1.6 2.5

Arcilla

densa húmeda 1.6 1.8

4 8 200

Carbón

Antracita

1.3 1.8

5

Carbón Bituminoso

1.2 1.5

5

Mineral de cobre

2.1 2.3

Diabasa

2.6 3.0

18 34 000

79 114 . 15 16 700

Diorita

2.8 3.0

22 30 000

55 87

Dolomita 2.8 2.9

12 32 000

49 93

16 17 900

Tierra seca 1.5 1.7 2 6 600

Tierra húmeda

1.9 2.1

Gneis

¡

2.6 2.9

24 000

14 70 15 18 300

Granito

2.6 2.9

20 32 000

23 70

8 6 500

Ripio - seco

1.8-2.0

Ripio - húmedo

2.0 2.2

Yeso

2.3 3.3

7 12 000

Hematita

4.5 5.3

69 200

17 18 200

Min.de plomo Galena 7.2 7.7

Piedra calcárea

2.4 2.9

8 32 000

34 80

12 19 400

Limonita

3.6 4.0

Magnesita

3.0 3.2

Magnetita 4.9 5.2 31 227

Mármol

2.1 2.9

9 2 4 000

34 50 13 14 500

Mica - Esquisto

2.5 2.9

60 70

Fosfato

2.9 3.2

Pórfido

2.5 2.6

Cuarcita

2.8 2.8

23 44 000

97

17 19 500

Sal

2.1 2.6

Arenisca

2.0 2.8

8 33 000

15

50

5

12 900

Esquisto

2.4 2.8

5 1 0 200

12 68

SíJice

2.2 2.8

Pizarra

2.5 2.8

17 22 000

49 112 13 1 900

Talco

2.6 2.8

Roca trapeana

2.6 3.0


14/18

3~

f.'

i

uí Paso a Paso para esarrollar iseños Iniciales de Tronaduras

ración: Ejemplo de cálculo

Fecha;

netro del explosivo (mm)

Densidad del explosivo gicc

0.85

Energía explosiva W

Vg

Isidad de la roca gicc

2.4

Altura del banco (m)

.12

o 1 Calcular

Fórmula

Burden (m) =ensidad del explosivox 2, 1., x ( diámetro del explosivo... 25,4) x 0,3048

ensidad de la roca

Burden (m) =5.0

Indice de rigidez del burden = altura del burden

burden

Si el índice es inferior a 2 es posible que se obtenga una

mala fragmentación. entre 2 y 3.5

se puede obtener una buena fragmentación

y si el indice

es superior

a 3.5 se

obtendrá un

rompimiento óptimo. Paramejorarel índicede rigidezreduzcael diámetrodel

explosivo

y

luego

vuelva a calcular la dimensión del burden.

Indice de rigidez del burden =

Espaciamiento (m) =

Espaciamiento

(m) = Burden x 1.15

Espaclamiento (m) =

Longitud del taco (m) = Burden x 0,7

Longitud ael taco (m) =

Distribución de la ene(gía ( ) = 1 tnQitUd del taco)

Distribución de la

energía ( ) = 72

altura del banco

Longitud de la subperforación (m) = Burden x 0,3

Longitud de la subperforación (m) =

Longitud del baaeno (r.1)=

altura del

banco + si.Jbperforación

Para las perforaciones de los ángulos utjjizar: Longitud del barreno (m) = 1Z

(altura del banco + subperforación) + coseno (ángulo del barreno)

Longitud del explosivo (m) = longitud del barreno. longitud del taco

Longitud del explosivo

(m)

=

12.8

Densidad de carga del explosivo (kgim) = 0.0031415 x densidad

del explosivox (diámetro

del explosivo

+ 2) 2

Densidad de la carga del explosivo

(kgim)

= 2§2

I

Peso del explosivo (kgiperloración) = densidad de la carga del explosivo . ..

x longitud

del

explosivo pesodel explosIvo(kgiperforaclon) = 341.8

Energíaexplosiva (milperforación)= pesedel explosivox energíaexplosivaAWS...1000

energía explosiva = .1..2H

Volumen del tiro = (altura del banco x burden x espaciamiento)

volumen del tiro (bcmlperforación) = 621

Masa del tiro =

volumen del tiro x densidad de la roca

Masa del tiro (toneladas/perforación) = 49

Factor de potencia

(kglbcm)

=

peso del eXDlosivo

volumen del tiro

Factor de carga (kgibcm) =

Factor

de

potencia (kgiton) =

Deso del explosivo

masa del tiro

Factor de carga (kgiton) = 0.23

Factor de potencia

(ton/kg) =

masa del tiro

peso del explosivo

. .

Fac or de

carga (ton/kg) = ti

Factor energía (kilton) =

eneraia del explosivo por barreno x 1000

masa del tiro

factor energía (kVton) =

854

, diseño inicial debería ser afinado mediante tronaduras de prueba para aJustarlo a las condiciones existentes en la masa

de roca y a

equerimientos de fragmentación. Los factores de energra deberían fluctuar entre 500y 1250kjcon un valor promedio razonable para

primera tronadura de 900 kjpor tonelada.


15/18

40

ía para esarrollar iseños Iniciales de Tronaduras

ción: Ejemplo de calculo Fecha:

Itro del explosivo (mm) Densidad del explosivo (glcc)

jad de la roca glcc Attura del banco (m)

Energía explosiva AWS (j/g)

¡; Calcular

Fórmula

Burden (m) ::Irs;Jensidad del ex losivo x + 1.8\ x ( diámetro del explosivo... 25,4) x 0,3048

'l densidadde la roca) Burden(m)=

Indice de rigidez del burden

=

altura del burden

burden

Si el indice es inferior a 2 es posible que se obtenga una mala fragmentación,

3ntre 2 y 3,5 se puede obtener una buena fragmentación y si el índice es

;uperior a 3,5 se obtendrá un rompimiento óptimo. Para mejorar el

ndice de rigidez reduzca el diámetro del explosivo,y Juego vuelva a

;aicular la dimensión del burden. Indice de rigidez del burden =

Espaciamiento (m)

=

Espaciamiento (m) ; Burden x 1,15

Espaciamiento (m)'=

Longituddel taco (m) = Burden x 0,7

Distribuciónde la energía

.

( )

=1 -~onQitud del taco

)

altura del banco

Longitud de la subperloración (m) =Burdenx 0,3

Longitud del taco (m)

=

Distribuición de la energía( )=

Longitud de la subperforación (m)=

Longituddel barreno (m)=altura del banco + subperforación

Para las perforaciones de los ángulos utilizar:

(attura del banco + subperforación)... coseno (ángulo del barreno) Longitud del barreno (m)

=

Longitud del explosivo(m)= longitud del barreno -longitud del taco Longitud del explosivo (m)

=

Densidad de carga del explosivo (Kg/m)

=0,0031415

x densidad del explosivo

( (diámetro del explosivo .2) 2 Densidad de la carga del explosivo(Kglm)=

Jeso del explosivo (Kglperforación)=densidad de la carga

jel explosivo x longitud del explosivo peso del explosivo (Kgperforación)

=

Energía explosiva (myperforación)=peso del explosivox energía explosiva AWS ... 1000

energía explosiva =

Volumen del tiro

=-'altura del banco x burden x espaciamiento

volumen del tiro (bcm/perforación) =

Masa'del tiro =

volumen del tiro x densidad de la roca

Masa del tiro (toneladas/perforación) =

Factor de potencia (kgfocm) = peso del explosivo

volumen del tiro Factor de carga (kglbcm)

=

,-

Factor de' potencia (kglton)

=

peso del explosivo

masa del tiro

Factor de carga (kglbcm) =

Factor de potencia (ton/kg) =

masa del tiro

peso del explosivo

Factor de carga (kglbcm)=

Factor energía (kjlton) = energía del explosivo por barreno x 1000

masa del tiro

factor energía (kgfocm)

=

¡seno mlclal debena ser afmado mediante tronaduras de prueba para aJustarlo a las condIciones eXistentes en la masa

a ya los requerimientos de fragmentación. Los factores de energía deberían fluctuar entre 500 y 1250 kjcon un valor

dio razonable para una primera tronadura de 900 kj por tonelada,


16/18

41

EVALUACION DEL DISEÑO BASICO DE LA TRONADURA

1.

Se obtiene una excelente distribución de la energía cuando se utiliza un barreno

de un diámetro (mm) equivalente a la altura del banco (m) divididopor

2.

El es la distancia desde el barreno de tronadura hasta la cara

libre más próxima.

3.

Nombre cuatro factores que determinan la distancia adecuada del burden:

4.

Para lograr una distribución de energía óptima, el espaciamiento debería ser

equivalent~a la dimensión del burden multiplicado por .

Si se utiliza la 'mitad de la distancia del burden como la longitud de la subperfo-

ración y el piso aún está disparejo, entonces la dimensión del burden debiera ser

5.

6.

es el material inerte colocado en la parte superior de

barreno para contener la energía explosiva.

7.

contiene la energía explosiva mejor que los

.recortes de perforación.

8.

Un patrón inclinado puede proporcionar una

la energía.

distribución de

9.' La altura del banco debería ser a lo menos

burden para lograr una buena fragmentación.

veces la distancia del

TE NI SEFI IENTESP R TRON DUR S

1

.--


17/18

42

EVALUACION DEL DISEÑO BASICO DE LA TRONADURA cont.

10. Calcule la contención relativa de una carga cargada en la siguiente forma:

Diámetro de la carga: 230 mm

Energía de la carga : 3800 j/cc

Longitud del taco : 5 m

La contención relativa

=

¿Será contenida apropiadamente esta carga?

11. Indique dos desventajas de los diseños de tronaduras basados en el

factor pówora.

12. En barrenos húmedos las capas de material inerte deben ser equivalentes al

diámetro de la carga dividido por

13. Enumere cuatro ventajas de la perforación en ángulo:

TE NI SFI IENruP R TRON DUR S


18/18

43

Este curso es sometido a revisión y modificación cQntinua para satisfacer las

necesidades del alumno Por favor ayúdenos a evaluar la sección explosivos

contestando el cuestionario siguiente

DISEÑO EFICIENTE DE LA TRONADURA

¿ Considera que se concedío tiempo sufuciente a esta sección

¿Se entregó la información en forma clara y precisa?

Por favor califique las subsecciones siguientes de la sección diseño de la tronadura:

Excelente

Bueno Suficiente Malo

Determinación de parámetros

de la tronadura

Cálculo de volúmenes

Cálculo de energía

Guía para un diseño inicial

de la tronadura

Evaluación del diseño de

la tronadura

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