20131007 Perforacion y Voladura

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  • PERFORACIN Y VOLADURA DE ROCAS EN MINERA

    JOS BERNAOLA ALONSO JORGE CASTILLA GMEZ

    JUAN HERRERA HERBERT

    MADRID, 2013

    DEPARTAMENTO DE EXPLOTACIN DE RECURSOS MINERALES Y OBRAS SUBTERRNEAS LABORATORIO DE TECNOLOGAS MINERAS

    E.T.S. DE INGENIEROS DE

    MINAS DE MADRID

  • PERFORACIN Y VOLADURA DE ROCAS EN MINERA

    JOS BERNAOLA ALONSO JORGE CASTILLA GMEZ JUAN HERRERA HERBERT

    MADRID, 2013

    DEPARTAMENTO DE EXPLOTACIN DE RECURSOS MINERALES Y OBRAS SUBTERRNEAS LABORATORIO DE TECNOLOGAS MINERAS

    E.T.S. DE INGENIEROS DE

    MINAS DE MADRID

  • Copyright 2013. Todos los derechos reservados Juan Herrera Herbert juan.herrera@upm.es Jorge Castilla Gmez jorge.castilla@upm.es Diseo de cubiertas e interiores: Los autores. Imagen de portada: Jorge Castilla Gmez Universidad Politcnica de Madrid Departamento de Explotacin de Recursos Minerales y Obras Subterrneas Laboratorio de Tecnologas Mineras

  • ADVERTENCIA

    El presente documento ha sido preparado con una finalidad exclusivamente divulgativa y docente. Las referencias a productos, marcas, fabricantes y estndares que pueden

    aparecer en el texto, se enmarcan en esa finalidad y no tienen ningn propsito comercial.

    Todas las ideas que aqu se desarrollan tienen un carcter general y formativo y el mbito de utilizacin se circunscribe exclusivamente a la formacin de los estudiantes de la UPM. La respuesta ante un caso particular requerir siempre de un anlisis especfico para poder dictaminar la idoneidad de la solucin, los riesgos afrontados en cada caso, adems de las incidencias en los costes de explotacin. Consulte siempre a su distribuidor y fabricante de

    confianza.

  • 1

    ndice de la obra

    1. INTRODUCCIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2. SISTEMAS DE PERFORACIN A PERCUSIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

    2.1. POTENCIA DE PERCUSIN ................................................................................................. 8 2.2. PERFORACIN NEUMTICA ............................................................................................. 11

    2.2.1. PERFORADORAS CON MARTILLO EN CABEZA ............................................................ 12 2.2.2. PERFORADORAS CON MARTILLO EN FONDO ............................................................. 14 2.2.3. PERFORACIN DE RECUBRIMIENTOS. SISTEMA ODEX ............................................... 17 2.2.4. COMPRESORES ....................................................................................................... 17

    2.3. PERFORACIN HIDRULICA ............................................................................................. 20 3. SISTEMAS DE PERFORACION A ROTACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

    3.1. PERFORACIN POR CORTE .............................................................................................. 26 3.2. PERFORACIN ROTATIVA CON TRICONO .......................................................................... 28

    3.2.1. TRICONOS ............................................................................................................. 28 3.2.2. PARMETROS DE PERFORACIN .............................................................................. 31

    3.3. PERFORACIN CON CORONA DE DIAMANTE ..................................................................... 35 3.3.1. CORONAS .............................................................................................................. 36 3.3.2. PARMETROS DE PERFORACIN .............................................................................. 38

    4. CAMPO DE APLICACION DE LOS DISTINTOS SISTEMAS DE PERFORACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

    4.1. ROTACIN POR CORTE CON TRICONO .......................................................................... 43 4.2. ROTACIN CON CORONA PARA EXTRACCIN DE TESTIGO ................................................ 44 4.3. PERCUSIN .................................................................................................................... 46 4.4. CONSIDERACIONES FINALES ........................................................................................... 47

    5. TECNICAS DE EVACUACION DEL DETRITUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 6. TECNICAS DE TESTIFICACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

    6.1. TESTIFICACIN CONTINUA ............................................................................................. 56 6.2. NORMALIZACIN ............................................................................................................ 59

    6.2.1. NORMA EUROPEA (MTRICA) .................................................................................. 59 6.2.2. NORMA AMERICANA ............................................................................................... 59

    6.3. TESTIFICACIN POR CAPTACIN DEL DETRITUS .............................................................. 61 7. SELECCION DEL EQUIPO DE PERFORACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 8. FUNDAMENTOS SOBRE EXPLOSIVOS Y LA TEORA DE LA ........................

    DETONACIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 8.1. GENERALIDADES ............................................................................................................ 65 8.2. TIPOS DE REACCIN EN FUNCIN DE LA CINTICA QUMICA ............................................ 66

    8.2.1. COMBUSTIN ......................................................................................................... 67 8.2.2. DEFLAGRACIN ...................................................................................................... 67 8.2.3. DETONACIN ......................................................................................................... 67

    8.3. MECANISMO DE LA DETONACIN .................................................................................... 68 9. PROPIEDADES Y CARACTERSTICAS DE LOS EXPLOSIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

    9.1. POTENCIA EXPLOSIVA ..................................................................................................... 71 9.2. PODER ROMPEDOR ......................................................................................................... 75 9.3. VELOCIDAD DE DETONACIN .......................................................................................... 77

    9.3.1. ENSAYOS DE LABORATORIO .................................................................................... 77

  • 2

    9.3.2. ENSAYOS DE CAMPO ............................................................................................... 78 9.4. DENSIDAD ...................................................................................................................... 80 9.5. DIMETRO CRTICO ........................................................................................................ 81 9.6. MASA CRTICA ................................................................................................................ 81 9.7. RESISTENCIA AL AGUA .................................................................................................... 81 9.8. CALIDAD DE LOS HUMOS ................................................................................................ 82 9.9. TOXICIDAD .................................................................................................................... 82 9.10. SENSIBILIDAD ................................................................................................................ 82

    9.10.1. SENSIBILIDAD AL DETONADOR ............................................................................... 83 9.10.2. SENSIBILIDAD A LA ONDA EXPLOSIVA ..................................................................... 84 9.10.3. SENSIBILIDAD AL CHOQUE Y AL ROZAMIENTO ......................................................... 85

    9.11. ESTABILIDAD QUMICA ................................................................................................... 85 9.12. CALOR DE EXPLOSIN .................................................................................................... 86 9.13. BALANCE DE OXGENO .................................................................................................... 87 9.14. ENSAYOS ESPECFICOS DE LOS EXPLOSIVOS DE SEGURIDAD ............................................ 88

    9.14.1. MORTERO LARGO ................................................................................................... 89 9.14.2. MORTERO CORTO CON O SIN PLACA ....................................................................... 89 9.14.3. CARGAS SUSPENDIDAS ........................................................................................... 89 9.14.4. MORTERO DE ESQUINA ........................................................................................... 89 9.14.5. CLASIFICACIN DE LOS EXPLOSIVOS DE SEGURIDAD ............................................... 90

    10. SUSTANCIAS E