28_Evaluacion resultados

8/9/2019 28_Evaluacion resultados

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Captulo 28

EVALUACION DE LOS RESULTADOS DE LA VOLADURA

1. INTRODUCCION

Una vez ejecutada una voladura, es necesario pro-ceder a analizar los resultados obtenidos, ya que suinterpretacin permitir introducir modificaciones su-cesivas en los parmetros de diseo de las siguientespegas, constituyendo sta una etapa bsica dentro delproceso de optimizacin.Para realizar una evaluacin global de una voladura,

deben analizarse los siguientes aspectos:

- Fragmentacin y esponjamiento de la pila de es-combro.

- Geometria de la pila, altura y desplazamiento.

- Estado del macizo residual y piso del banco.

- Presencia de bolos en la pila de material.

- Vibraciones, proyecciones y onda area produci-das en la voladura.

2. FRAGMENTACION y ESPONJAMIENTODE LA PILA DE ESCOMBRO

Adems de la clasificacin granulomtrica del mate-rial en plantas de tratamiento, no existe ningn mtodo.que haga posible evaluar cuantitativamente la fragmen-tacin en condiciones fiables. La distribucin granulo-mtrica constituye la herramienta bsica detro del pro-ceso de optimizacin de las voladuras, ya que es elnico medio de comparacin de la fragmentacin obte-nida cuando se procede a realizar un estudio de sensibi-lidad de los parmetros de diseo.Dado el elevado coste y tiempo necesario para obte-

ner la curva granulomtrica completa, enlasoperacio-nes mineras se utilizan los siguientes mtodos aproxi-mados:

- Anlisis cualitativo visual.

- Mtodos fotogrficos.

- Mtodos fotogramtricos.

- Fotografa ultrarrpida.

- Estudio de la productividad del equipo de carga.

- Volumen de material que requiere fragmentacinsecundaria.

- Interrupciones por atascos en la trituradora prima-

ria.- Cribado parcial.

- Anlisis de imgenes con ordenador.

2.1. Anlisis cualitativo visual

Este es el sistema ms ampliamente utilizado y en lamayora de los casos el nico que se aplica. La pila deescombro y el aspecto general de la voladura, es ob-servada inmediatamente despus de efectuarse el dis-paro, realizndose por el tcnico responsable una va-loracin y evaluacin subjetiva. Sin embargo, slopueden apreciarse cambios en la fragmentacincuando las diferencias son muy acusadas, incluso conuna gran experiencia del personal responsable.La aplicacin de esta tcnica tiene poco rigor, no

permite establecer una distribucin de tamaos pre-cisa y con frecuencia no queda constancia escrita delos resultados. En general, slo sirve para que los es-pecialistas tengan una primera toma de contacto conlos resultados de la voladura con vistas a la realizacinde un estudio completo.

Foto 28.1. Aspecto general de la fragmentacin obtenida enla voladura de un banco bajo de 6 m.

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2.2. Mtodo fotogrfico

Esta tcnica ha sido aplicada de diferentes formas yexpuesta por diversos autores: Noren y Porter (1974),Reid, (1976), etc.Los primeros, utilizaban fotografas de la pila sobre

las que elegan aleatoriamente unas zonas equivalen-tes a115% de la superficie total, superponiendo a con-tinuacin una malla para la evaluacin de tamaos yrecuento de los fragmentos. Los resultados de cinco

voladuras realizadas en condiciones similares mos-traron una desviacin del 2:9 ,6% alrededor del tamaomedio de fragmento.

La mayor fuente de error estri ba en la hiptesis deque la distribucin de fragmentos en la superficie de lapila es representativa del volumen total de la misma.Reid, emple una serie de fotografas del escombro endistintos momentos de la carga, situando una escala oregleta graduada dentro del campo de visin. Fig. 28.1.

.~.AJ ~ 1) .A~PLANTAPILA ESCOMBROFOTO 1-ISTA FRONTAL111ECCIONA-A-ECCION 8-B-EeelON e-e

FOTO 2

FOTO 3

FOTO 4

Figura 28.1. Superposicin de una malla reticulada sobrefotografas de la pila en distintas secciones de la misma.

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Este sistema es uno de los ms tiles y, adems,proporciona una documentacin grfica para el anli-sis y comparacin de diferentes pegas. Los nicosinconvenientes que presenta son:

- Se requiere bastante tiempo de preparacin y estu-dio, y

- Es difcil la cuantificacin de los tamaos peque-

os.

2.3. Mtodo fotogramtrico

Los mtodos fotogramtricos aportan una precisin

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~

mayor que los de fotografa convencional. Pero dadoque el coste de inversin en equipos y accesorios esrelativamente alto, su empleo es slo un complementode las aplicaciones principales, que son: el control '---topogrfico de la explotacin en los tajos de excava-cin y escombreras, estudios geolgicos, etc.

La ventaja de la fotogrametra es que permite el es- ~tudio tridimensional de la pila de escombro, pudiendocalcularse el tamao de cada fragmento y el volumen yesponjamiento de la pila.

Sus inconvenientes son, adems del alto coste deinversin, la necesidad de personal cualificado para suutilizacin e interpretacin.

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2.4. Fotografa ultrarrpida "-

El empleo de la fotografa ultrarrpida en la evalua-cin, diseo y, sobre todo, control de las voladuras hasido ampliamente expuesto por: Blair (1960), Chung et "-al (1975), Winzer et al (1979), Chiapetta (1980-83) yBauer (1982). Solamente en los ltimos aos ha sidoconsiderada como una tcnica de evaluacin de la "-frag mentacin.

El principal problema que plantea es que los gasesproducidos y el polvo enrarecen el ambiente y dificul-tan la visin de la formacin de grietas y desplaza- "-miento de la pila.

La informacin obtenida del anlisis de la fotografaultrarrpida se puede clasificar en: '-

Cualitativa:

',-- Primeros movimientos de la roca.

- Confinamiento del retacado.

- Trayectoria del movimiento de la pila. '-

Cuantitativa: '-

- Tiempo de salida de los accesorios de voladura.

- Tiempo y eficiencia del confinamiento de los gases.

- Aceleracin, direccin y velocidad de los frag-mentos.

- Velocidad de expulsin del retacado.- Proyeccin y desplazamiento de la pila.

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El estudio de estos datos, con la informacin deta- "-liada de los parmetros de diseo de la voladura y delconjunto de la operacin, son muy tiles para la detec-cin y definicin de:

- Existencia de fallos y causa de los mismos.

- Cargas incorrectas de explosivo.

- Efecto de la sobreperforacin, de la presencia de

agua y del tipo de retacado.- Determinacin de la mejor secuencia de encen-

dido.

- Rendimiento del sistema de iniciacin elegido.

- Movimiento global de la pila.


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t = o ms.

t = 360 ms.

t=840 ms.

t = 150 ms.

t = 540 ms.

oto 28.2. Fotografas obtendas con cmara ultrarrpdade una voladura en banco con barrenos vertcales y de zapatera, parael estudio de las proyecciones y el movimiento del retacado. (Cortesade R. Ldeling).

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- Procedencia de los bloques en el frente.- Desplazamiento conseguido de la pila, y- Geometra del perfilde escombro.

2.5. Procesamiento digital de imgenes

Los recientes avances en informtica han permitido laaplicacin del anlisis de imgenes a la evaluacin de la

fragmentacin del escombro de las voladuras.Los mtodos modernos de anlisis de imgenes utili-zan un "software y un "hardware sofisticado paracuantificar con imgenes en dos dimensiones aspectosgeomtricos, tales como el rea, nmero, permetro,forma, tamao y orientacin. Son varias las dificultadesque an hoy no estn totalmente resueltas, como porejemplo una definicin de contornos precisa, la correc-cin de los errores debidos al solape entre fragmentos,etc.Actualmente, los procedimientos desarrollados com-

prenden las siguientes etapas:

1. Captacin de la imagen. La imagen es captada pormedio de una cmara, generalmente de vdeo, ysometida a un proceso de digitalizacin automtica.Esto supone la conversin de la imagen ptica a unformato digital en forma de matriz de puntos ele-mentales "pictures points-pixels a los que se leshace corresponder una determinada luminosidad, ovalor de gris, desde O(negro) hasta 255 (blanco).

2. Cambio de escala. Se define la escala de la ima-gen, normalmente, aprovechado un testigo de refe-rencia colocado sobre la pila de escombro.

3. Intensificacin de la imagen. En esta etapa se uti-lizan filtros digitales que permiten obtener una ima-gen de los fragmentos resaltada. Por ejemplo, seemplean los filtros pasa baja o Gaussianos para eli-minar ruido, filtros de sombreado que corrigendefectos de ill;)minacin,etc.

4. Segmentacin de la imagen. En esta etapa losfragmentos son separados del resto del fondo paraproducir una imagen binaria (blanco y negro). Paraello se define un nivel de gris, los pixels con valoressobre dicho nivel se harn blancos (fragmentos) yse tendrn en cuenta, mientras que los' que estn.por debajo sern ms oscuros (fondo) y se converti-rn en negro.

5. Manipulacin de la imagen binaria.~-EIproceso de",segmentacin nunca es perfecto, ya que los contor-nos de algunos fragmentos se cruzarn y otros sehabrn ocultado en el fondo. Para efectuar lascorrecciones se aplica un proceso iterativo de dila-tacin, adelgazamiento y eliminacin de lneas.

6. Medida. El sistema, despus de identificar cadaobjeto en la imagen binaria como un fragmentoindependiente, mide el dimetro de un crculo derea equivalente y los clasifica.

7. Interpretacin estereomtrica. En esta etapa ladistribucin de tamaos con dos dimensiones setransforma en una distribucin de los tamaos volu-mtricos o tridimensionales. Esta conversin exigela aplicacin de principios estereomtricos y el usode algunas relaciones empricas.

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---"apartados para proceder a su fragmentacin, con losprocedimientos expuestos en el captulo siguiente.Elvolumen relativo de los bolos debe mantenerse en

--/ nivelesmnimos,no slo por el alto coste de su frag-mentacin, sino porque afectan a la operacin dandolugar a bajos rendimientos en la carga por los tiempos

---,,' muertos invertidosen su retiradadel tajoyatascos enla trituradora principal.

/

2.8. Produccin e interrupcionesde la trituradora primaria

/ La produccin de cualquier trituradora primaria de-pende bsicamente de la granulometra del material deentrada, por lo que puede obtenerse indirectamente un

/ ndicede lafragmentacina partirde losrendimientosdel equipo y del consumo de energa por toneladatratada.

/ Debellevarseun controlde las interrupcionesen lastrituradoras debidas a la presencia de bloques de grantamao, as como el desgaste de los revestimientos de

acero.-/

2.9. Cribado parcial-/

Es el nico mtodo preciso de evaluacin cuantita-tiva de la fragmentacin. En pequeas explotaciones,esta tcnica puede llegar a realizarse con muestrasrepresentativas, pero en las grandes minas a cieloabierto sera impracticable debido al alto coste ytiempo necesario.

/

3. GEOMETRIA DE LA PILA,ALTURA y DESPLAZAMIENTO

La configuracin de la pila est gobernada por:

- Las variables geomtricas de diseo: altura debanco, inclinacin de los barrenos, piedra, espa-ciamiento y retacado.

- Factores de consumo de explosivo.

- Secuencias de encendido y tiempos de retardo.

La geometra ptima depende, en cada caso, delsistema de carga del material empleado. Fig. 28.3.

La forma 1 representa la situacin ideal para la cargacon palas de ruedas, pero si el equipo empleado sonlas excavadoras de cables, el rendimiento ser bajo yse precisarn muchas horas de tractor para la limpiezadel tajo y acopio del material.La forma 2 requiere unas labores de limpieza mni-

mas y la productividad es alta, pero pueden existirproblemas de seguridad para los operadores por lacada de roca desde gran altura.La forma 3 refleja las condiciones ptimas para la

utilizacin de excavadoras de cables.Este procedimiento de control puede realizarse por

medio del equipo de topografa, completndose confotog rafas transversales.

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basados en la tecnologa de los rayos lser, que permi-ten obtener perfiles de los mismos en diferentes planosverticales. El principio consiste en medir el tiempo quetarda un pulso electromagntico en llegar al frente,reflejarse, y volver al punto de emisin, midindosesimultneamente los ngulos vertical y horizontal, eindicando la direccin de la observacin.

Las numerosas medidas que se realizan se almace-nan en una libreta electrnica, para su procesamientoposterior en ordenador, Fig. 28.4.

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Figura 28.24. Obtencin de perfiles verticales del frentemediante un equipo lser.

Utilizando el software adecuado, puede determinarsede forma rpida y sencilla la posicin ptima de los

barrenos, las dimensiones de la piedra y las cantidadesde explosivo necesarias, as como el rendimiento de lasvoladuras precedentes.

5. ANALlSIS DEL PISO DEL BANCO

En el piso del banco, una vez evacuada la voladura,se pueden presentar los siguientes casos:

- Repis delante de los barrenos.- Repis entre barrenos.

- Piso alto.

- Piso bajo.

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El problema de repis delante de los barrenos secorrige mediante:

- La disminucin de la piedra.

- El aumento de la carga de fondo.

- El incremento de la sobreperforacin, y- El aumento del retardo entre filas.

El repi entre barrenos se debe a un espaciamientoexcesivo de stos, por lo que se deber reducir elmismo.

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Foto 28.4. Agrietamiento y sobreexcavacin producidos por '-una voladuraen banco.

La aparicin de un piso alto de forma sistemticapuede ser debida a la existencia de un plano de de-bilidad o a la insuficiencia de sobre perforacin Y.carga de fondo.Cuando la plataforma del piso tiene una cota infe-

rior a la proyectada se deber disminuir la carga defondo Y la sobreperforacin, Y vigilar la forma deoperacin del equipo de carga.

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6. PRESENCIA DE BOLOSEN LA PILA DE MATERIAL

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Los bloques de tamao superior al deseado pue-den aparecer en la pila de escombro en las zonassiguientes. Fig. 28.5.:

- En la parte alta o de coronacin.

- En el piso, asociados generalmente con problemasde repis.

- En el interior, y- En el frente.


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TABLA 28.1. NIVELES DE DAOS PRODUCIDOS POR VOLADURAS EN TALUDES ROCOSOS (Ashby, 1980)

/

/

/

PISO

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Figura 28.5. Zonas de una pila de escombro.

Los bolos en la parte alta pueden ser debidos a lapresencia de un nivel duro o mala fragmentacin de laparte superior del banco. Se corrige aumentando lacolumna de explosivo o colocando una pequea cargapuntual en el retacado.Los bolos en el piso se achacan a la existencia de un

plano de debilidad en la zona inferior del banco. Seeliminan actuando igual que cuando aparecen re-pis: disminuyendo la piedra y aumentando la cargade fondo, la sobre perforacin y el retardo entre filas.Los bloques en el interior de la pila son debidos a una

perforacin incorrecta, a un mal rendimiento de la vo-

Foto 28.5. Bolos en la parte alta de una pila de material.

ladura por cebado defectuoso o por alteracin del ex-

plosivo, por ejemplo humedecimiento local del ANFO,ya un efecto pernicioso de las discontinuidades inter-nas con respecto a la abertura de la malla.Los bolos en el frente pueden estar originados por

una fracturacin excesiva de la voladura anterior endicha zona.

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CONDICIONES OBSERVADAS EN EL TALUDNIVELDE JUNTAS ANGULO DE TALUD Y CON- CONDICIONES DE EXCA-

DAOS y BLOQUES DICIONES DEL FRENTE VACION EN EL FRENTE

> 751 Juntas cerradas, material Se ven las caas de los ba- Excavacin no practicable.

LIGEROS de relleno no movilizado. rrenos de contorno. Seales visibles de la exca-vadora en el frente en .for-maciones blandas.

> 652 Pequeas juntas rellenas son El frente es suave, se ven al- Seales de penetracin de los

MODERADOSabiertas, bloques aislados y gunas secciones de los ba- dientes, pero excavacin di-juntas ligeramente despla- rrenos. Pequeas grietas. fcil.zadas.

> 653 Algunas juntas son abiertas y Pequeos descostramientos Excavacin factible con es-

FUERTES desplazadas. desde el frente. Se fuerzo < 1,5 m.aprecian grietas radiales.

> 554 Frente fracturado, juntas Frente irregular, algunos des- Excavacin factible.

SEVEROS abiertas. Algunos bloques contramientos y grietas de 555 Bloques movilizados y agrie- Frente muy irregular, fuertes Excavacin bastante fcil.

EXTREMOStados. La voladura produce descostramientos desde el >3 m.material fino. frente. Gran sobreexcavacin.


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DEPARTAMENTO OSECCION RESPONSABLE

O'

PLANIFICACION

Figura 28 7

PROBLEMASMASFRECUENTES

O'

REPIESy PISO IRREGULAR

PROYECCIONES

FRAGMENTACION GRUESA

FRAGMENTACION FINA

BARRENOS FALLIDOS

SOBREEXCAVACION

VIBRACIONES

ONDA AEREA

DESPLAZAMIENTO Y ESPONJAMIENTOREOUCIOO

VARIABLES DE DISEOA MODIFICAR

O'Aumentar la sObrepertoracin

Reducir el esquema de perforaci6n

Aumentar la carga de fondo

Aumentar el tiempo de retardo entre filas

Inclinar los barrenos

Controlar la dimensin de la piedra en la primera fila

Controlar la existencia de coqueras

Controlar la desviacin de barrenos

Ajustar los tiempos deretardo

Aumentar el retacado

Aumentar la carga de los barrenos

Reducir la malla de perforacin

Utilizar un explosivo ms potenteAjustar los tiempos de retardo entre barrenos

Disminuir la carga de los barrenos

Aumentar la malla de pertoracin


Ut ilizar explosivos de baja densidad

Desacoplar las cargas de explosivo

Ajustar los tiempos de retardo

Revisar las conexiones

Controlar las discont inuidades geolgicas

Reducir la carga de los barrenos de la ltima fila]

Disminuir el nmero de filas

Reducir la dimensin de la piedra

Aumentar el tiempo de retardo entre filas

Reducir la carga operante

Disminuir barrenos con igual nmero detonador

Ajustar t iempos de retardo y secuencias de encendido

Controlar el diseo geomtrico de voladura

Disponer los frentes con gran superficie libre


Tapar el cordn detonante

Disminuir las cargas operantes

Ajustar los tiempos de retardo

Aumentar el consumo especitico de explosivo

Reducir la piedra en primera fila

Ajustar los tiempos de retardo entre filas

Inclinar los barrenos


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- McDERMOTT,C. and HUNTER,G.C.:TheApplicationofImage Analysis to the Measurement of Blast Fragmenta-tion. Surface Mining-Future Concepts. Nottingham. 1989.

- REID, P. E.: Fragmentation Analysis and Its Use inBlasting-Cost-Optimization Programs in Open Pit Mi-ning. Bsc. Thesis. Queen's University, Kingston, Ontario,1976.

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