Capítulo3 Marco Teorico
66
CAPÍTULO III MARCO TEORICO SOFTWARE A UTILIZAR 3.1 SHOTPLUS – I Es un programa computacional para el diseño de voladuras y análisis de secuencias de iniciación en minería de cielo abierto, además incorpora las tecnologías de simulación de fragmentación dentro del programa. Proporciona un método simple de visualización y análisis para diferentes alternativas de diseños de secuencias de iniciación. El programa ha sido diseñado como una herramienta de fácil uso, con un menú visible que permite al usuario "navegar" sin dificultades por las representaciones gráficas de los componentes del sistema. Visualización de secuencias de detonación para voladuras con detonadores electrónicos y pirotécnicos. Un análisis de "desarrollo de tiempo" en la detonación del diseño, entregando una gráfica con el número de cargas que detonaron dentro de una ventana de tiempo. El mismo análisis lo efectúa utilizando el criterio de peso de explosivos detonados en una ventana de tiempo. El programa proporciona, entre otras alternativas, un análisis de curvas de iso-tiempo y el movimiento de cada pozo generado por el diseño de la secuencia escogida, dando una indicación de la dirección inicial del movimiento del material. También incorpora un análisis de “alivio”, muy i mportante en el momento de conocer el tiempo que requiere cada tipo de roca para mover su porción de burden, considerando la configuración de diseño y carguío de explosivo. Este tipo
-
Upload
anita-gonzalez-sandoval -
Category
Documents
-
view
14 -
download
1
description
subterranea
Transcript of Capítulo3 Marco Teorico
CAPÍTULO III MARCO TEORICO
SOFTWARE A UTILIZAR
3.1 SHOTPLUS – I
Es un programa computacional para el diseño de voladuras y análisis de
secuencias de iniciación en minería de cielo abierto, además incorpora las
tecnologías de simulación de fragmentación dentro del programa.
Proporciona un método simple de visualización y análisis para diferentes
alternativas de diseños de secuencias de iniciación. El programa ha sido diseñado
como una herramienta de fácil uso, con un menú visible que permite al usuario
"navegar" sin dificultades por las representaciones gráficas de los componentes
del sistema.
Visualización de secuencias de detonación para voladuras con detonadores
electrónicos y pirotécnicos.
Un análisis de "desarrollo de tiempo" en la detonación del diseño,
entregando una gráfica con el número de cargas que detonaron dentro de una
ventana de tiempo. El mismo análisis lo efectúa utilizando el criterio de peso de
explosivos detonados en una ventana de tiempo.
El programa proporciona, entre otras alternativas, un análisis de curvas de
iso-tiempo y el movimiento de cada pozo generado por el diseño de la secuencia
escogida, dando una indicación de la dirección inicial del movimiento del material.
También incorpora un análisis de “alivio”, muy importante en el momento
de conocer el tiempo que requiere cada tipo de roca para mover su porción de
burden, considerando la configuración de diseño y carguío de explosivo. Este tipo
de análisis permite realizar voladuras asegurando una buena fragmentación,
desplazamiento, control de la dilución y reducción del daño en las paredes.
Lee archivos de datos con el formato estándar DXF y ASCCI, permitiendo
interactuar con diferentes softwares de planificación minera y tipo CAD. Ello
significa que facilitará las tareas de planificación de corto plazo dado que es
posible diseñar rápidamente la perforación y voladura por áreas regulares e
irregulares.
La figura 3.1 muestra un ejemplo de la utilización en una malla de
perforación, con su salida de tiempos.
Figura 3.1: Ejemplo de utilización de SHOTPLUS-I
Fuente: OMS
3.3 SOFTWARE DE ENERGÍA
Herramienta computacional que interactúa con Shotplus I Pro. Permite
observar la distribución estática y dinámica de la energía en torno a los tiros de
voladuras. Permite observar gráficamente la distribución de energía, tanto en
cortes horizontales como verticales
La figura 3.3 muestra un ejemplo de los resultados que arroja el software de
energía.
Figura 3.3: Utilización software de energía
Fuente: OMS
Software JK Simblast
Software diseñado para ingenieros de voladura, que permite diseñar y simular
voladuras. Este software permite realizar simulaciones de vibración y otros
parámetros importantes en el desarrollo de una voladura
Software DMC ModelTM
Actualmente Orica Mining Services cuenta con el único software de modelamiento
de la dinámica del desplazamiento del material tronado, incorporando la variable
tiempo a través de la secuencia de detonación, expresada en los tiempos
utilizados y en el direccionamiento de esta. Este tipo de modelamiento permite
lograr los resultados óptimos en términos de control de la dilución,
desplazamiento, daño a las paredes y el piso.
Desarrollos Mineros
El desarrollo de galerías y de accesos inclinados en minas subterráneas
usualmente se hace por perforación y voladura. Los martillos neumáticos son
raramente usados para el desarrollo estándar en minas grandes y se limitan sólo a
operaciones menores. Los jumbos móviles para perforación son invariablemente
usados para perforar una serie de disparos que son quemados para avanzar en el
túnel en un “ciclo” de trabajo (similar a proyectos de ingeniería civil) que incluye las
actividades listadas a continuación:
Marcación de tiros.
Perforación de tiros.
Carga de Explosivos.
Conexión y Voladura.
Esperar hasta que la ventilación limpie el área de polvo y de gases.
Eliminar en polvo con agua presurizada
Acuñamiento de roca suelta.
Revisión de tiros quedados.
Excavación de roca quebrada.
Fortificación.
Diseño del Corte
Las voladuras de túnel y de desarrollos siempre requieren de una mayor cantidad
de explosivos por tonelada removidas que en voladuras de stope, porque la única
cara libre disponible está restringida por la geometría y por los ángulos de quiebre
de los tiros en el corte (Figura 7.2). Por consiguiente, la primera fase en la
voladura de un disparo es crear una segunda cara libre paralela al eje del túnel.
Esta cara libre, usualmente identificada como “corte”, crea una abertura dentro de
la cual todos los otros tiros pueden eficientemente “extraer” la roca. El corte es la
parte más crítica de un disparo, ya que los tiros restantes no pueden quebrar a
profundidad total a menos que el corte emerja completamente; El tiempo y cuidado
extra en perforar y cargar el corte puede hacer la diferencia entre “extraer a
profundidad total” y en “dejar grandes restos de tiros”.
Los muchos y diferentes diseños de corte usados en voladuras de túneles y de
desarrollo usualmente están basados en tiros perforados en forma paralela al eje
del túnel, o en ángulos a él. Estos son generalmente conocidos como “rainuras” y
cortes en “ángulo”, y serán analizados por separado.
Rainuras
Todos los tiros en una Rainura son colocados con corto espaciamiento, en línea y
paralelo al eje del túnel. Uno o más tiros se dejan sin carga para proporcionar
cierto espacio vacío dentro del cual los tiros iniciales, estrechamente espaciados,
deben quebrar. A diferencia de los cortes en ángulos que están diseñados para
quebrar en forma de cuña el material, las rainuras, en cambio, son para quebrar la
roca alrededor de los tiros cargados en fragmentos muy finos los cuales son
eyectados por los gases de la explosión hacia los tiros de alivio, creando así una
cara libre mayor.
Es esencial que el corte y los tiros de alivio o huecos sean perforados tan
paralelos como sea posible, con la correcta distancia de separación. Pequeñas
desviaciones en la ubicación del tiro (por ejemplo, 100 mm en 3 m) pueden
resultar en una rotura deficiente en el corte, y por consiguiente en una falla de todo
el disparo. Cuando es posible, la rainura debería ser perforada más profunda que
Figura 7.2 Diagrama de disparo de frentes
los tiros del resto de la frente, para incrementar la efectividad del corte y por
consiguiente el avance de todo el disparo. Generalmente este es el caso ya que
las brocas de escariado son más largas que los bits utilizados para los barrenos.
El corte se podría localizar en cualquier parte en la frente, pero su posición va a
afectar la distribución del material volado (pila de material). Si el corte es colocado
en el centro de la frente, la pila tenderá a permanecer simétrica. Sin embargo, el
corte es usualmente alternado desde un lado a otro para disparos sucesivos, para
reducir el riesgo de perforar el próximo corte entre restos del disparo anterior. Esto
tenderá a desplazar la pila lejos del eje de simetría del túnel, lo que podría causar
problemas si la instalación de pernos de anclaje en la roca se hiciera desde la pila.
Generalmente es preferible mantener el corte tan cerca al centro como sea posible
para asegurar una buena plataforma de trabajo y permitir un apilamiento más
eficiente. El corte no debería estar demasiado cerca al perímetro ya que la
concentración de alta energía podría llevar a daño en esta región. Cuando el corte
es puesto alto en la frente, la pila generalmente se va a desplazar más lejos, y va
a ser más fácil excavar.
En general, los tiros de corte son perforados ligeramente hacia arriba, para
asegurar que el agua y los detritos de perforación salga desde los tiros de alivio.
Es esencial que estos tiros no cargados estén completamente vacíos, para
proporcionar una mayor abertura a los otros tiros de corte.
El tamaño y cantidad de tiros de alivio no cargados son factores críticos para el
éxito de las voladuras de rainura. En general, los diseños de rainuras con más
tiros de alivio y éstos de un diámetro más grandes, resultarán en menos restos de
tiro y más cortos y así más avance por voladura. Se ha tratado con muchos
diseños de rainura para distintas aplicaciones, pero existe una tendencia general
hacia el uso de múltiples tiros de alivio de gran diámetro (Figura 7.3). Los diseños
con pocos tiros de alivio y pequeños podrían producir resultados aceptables en
algunas condiciones, pero en tipos de roca más difíciles (por ejemplo, roca
blanda), los mejores resultados casi siempre se obtendrán con un espacio vacío
de volumen más grande en el corte.
El volumen de los tiros de alivio no cargados generalmente debería ser al menos
el 10 a 15% del volumen del corte. La definición del corte es un poco arbitraria,
pero para estos cálculos el corte se toma como el área incluida por los tiros de
alivio no cargados más los tiros cargados que se queman inmediatamente adentro
de ellos (Figura 7.3).
Figura 7.3 Diseños de rainuras
Los parámetros de diseño más críticos de la rainura son el diámetro del él o los
tiro de alivio, el burden sobre los tiros de corte cargados, la concentración de la
carga en estos tiros, y la precisión de la perforación. En la tabla 7.1 se resumen
los espaciamientos típicos centro-a-centro para los tiros de alivio no cargados y los
tiros cargados en rainuras. Estas distancias sirven como guía para rocas de
resistencia media; los tipos de roca más duras podrían requerir de un
espaciamiento reducido.
Tabla 7.1 Diámetro de barrenos típicos para rainura
Cuando se perforan los tiros de corte, la precisión en la perforación es de una
importancia crítica. Cualquier desviación desde la paralela puede causar que los
tiros sé intersecten, o que el burden sea demasiado grande para ser quebrado en
forma apropiada.
También es importante la posición de los tiros de alivio, ya que ellos están
localizados para brindar un espacio abierto entre tiros cargados. Esto puede
reducir el nivel de presión dinámica que es impuesta sobre las cargas explosivas
por tiros cercanos que se queman antes de tiempo. Las altas presiones
producidas por explosivos pueden causar “insensibilización por presión dinámica”
(“DPD”) de watergel y de emulsiones explosivas, si se emplean diseños de corte
inaceptables con tiros estrechamente espaciados. Los tiros de alivio no cargados
pueden ser colocados para “escudar” en forma efectiva a los tiros cargados
estrechamente espaciados entre sí (Figura 7.3). Esto puede reducir tiros quedados
por “DPD”, sobre todo en condiciones húmedas en roca quebrada débil donde se
usan cargas de explosivos encartuchados en toda la columna.
El volumen del espacio vacío en una rainura debe ser incrementado a medida que
la longitud del disparo es incrementada, para obtener velocidades de avance
aceptables. Esto se debe a que la cantidad de desviación de tiros se incrementa
con disparos más largos, y es siempre más grande en las patas del tiro. Por
consiguiente, el área crítica de la pata es usualmente sometida a burdens
variables, y se requiere de alivio adicional para asegurar que la roca sea
adecuadamente quebrada y eyectada desde lo profundo del corte. Los tiros de
alivio con diámetros más grandes tienden a superar algunos de los efectos
adversos de la inexactitud en la perforación. En cualquier caso, un volumen
adecuado de tiros vacíos en la posición correcta permitirá que los tiros quiebren y
desplacen sus burdens limpiamente, a pesar de desviaciones en la perforación.
Las rainuras son generalmente cargadas con ANFO o emulsión a granel por
razones de conveniencia. Esto en algunos casos podría resultar en concentración
excesiva de carga lo que podría provocar que los fragmentos de roca quebrada se
vuelvan compactos y se “congelen” en el corte. Esto puede ocurrir porque la
densidad aparente de la roca disminuye a medida que es quebrada, y el grado de
“esponjamiento” se incrementa con una fragmentación más fina. Para minimizar el
riesgo de “congelamiento” del corte, se recomienda seguir las siguientes pautas:
Alinear y perforar cuidadosamente todos los tiros de corte para asegurar que
ellos estén paralelos entre sí.
Suministrar más tiros de alivio, y de mayor diámetro para acomodar el
“esponjamiento” de roca quebrada.
Reducir la energía de los explosivos por metro de tiro en el corte (por ejemplo,
usar explosivos encartuchados de diámetro más chico o emulsión de baja
densidad o explosivo de impacto en los tiros de corte).
Modificar la geometría y espaciamiento de los tiros de corte y de los tiros de
alivio, para permitir cambios en las condiciones de la roca. (Figura 7.4).
En tipos de roca que tienden a “congelamiento”, mover en ángulo los tiros de
“alivio” ligeramente hacia adentro de la pata, para asistir en la eyección de roca
quebrada por el corte.
Asegurar que los tiros en el área de corte sean quemados con retardos
separados para permitir que haya tiempo suficiente entre detonaciones
sucesivas.
Cortes en Ángulo
Las voladuras de desarrollo también pueden utilizar tiros en ángulo para crear el
“corte” dentro del cual todos los otros tiros quemen. Un corte en ángulo es un
grupo de tiros perforados con distintos ángulos inclinados a la frente libre y son
quemados en secuencia para desarrollar el vacío necesario para tiros auxiliares en
los otros tiros. Los tipos de cortes en ángulo son cortes de “acuñamiento” (“V”),
“fan” y de “arrastre”.
Los cortes en ángulo generalmente requieren de menos tiros y de menos
explosivo por disparo que en las rainuras. Sin embargo, generalmente son más
difíciles de perforar y requieren de más cuidado para obtener un resultado
aceptable. Usualmente el corte en ángulo moverá la roca hacia la galería y
producirá una fragmentación más gruesa fuera del área de corte, además tiene el
potencial de provocar daños significativos a servicios y a infraestructura. Como
consecuencia de esto los Cortes en Ángulo ha sido prohibida por algunas
autoridades.
En los tiros de corte se requiere de una barra para barrenos más larga para
obtener la misma profundidad que en los tiros circundantes en el disparo. En
frentes angostas es difícil perforar un ángulo suficientemente ancho para asegurar
“extraer” el corte.
Perforación
Para superar la geometría extremadamente estrecha en el corte, los tiros deben
ser perforados relativamente cercanos entre sí. Afuera del corte, los burdens de
tiro y los espaciamientos pueden verse incrementados significativamente,
mejorando las toneladas quebradas por metro perforado. Sin embargo, las
voladuras de desarrollo nunca son tan eficientes como las voladuras de stope,
debido a la geometría restrictiva y al tamaño relativamente pequeño. En frentes de
hasta aprox. 15 m2, los burdens y espaciamientos del tiro siempre están limitados
por la geometría, sobre todo cuando el techo esté arqueado, curvado. En frentes
más grandes, habrá áreas donde se puede perforar una malla regular de tiros,
pero el rendimiento por tiro siempre va a ser menor que una voladura
convencional hacia una frente libre.
Los tiros alrededor del perímetro siempre deben estar en ángulo respecto al perfil
del diseño, para proporcionar espacio para el equipo de perforación. Este ángulo
de “excavación” no debería exceder aproximadamente los 100 mm + 30 mm/m de
profundidad de tiro, o aprox. 200 mm para un tiro largo de 4 m. Es esencial tener
un cuidadoso control del ángulo de excavación durante la perforación, para
minimizar el sobrequiebre.
Diámetro del Tiro
Si se utilizan martillos neumáticos, los diámetros del tiro son usualmente de 32
mm a 38 mm.
Cuando se usan jumbos, los diámetros del tiro son usualmente de 45 mm a 51
mm. En túneles muy grandes, se usan tiros de diámetro de 57 mm, pero este
tamaño raramente es usado para desarrollos en minas subterráneas. Esto se debe
a que el tamaño de las frentes típicas en minería (es decir, 16 a 30 m2) no permite
utilizar mallas de perforación relativamente grandes, requeridas para justificar tiros
más grandes.
Los diámetros de tiros usados en desarrollos mineros se siguen incrementando
desde el típico 45mm a 48 mm y 51 mm, a medida que las frentes se hacen más
grandes y se requiere de una mayor productividad. Los tiros de diámetro grande
puede incrementar las vibraciones del suelo, el lanzamiento de la pila del material
tronado, el tamaño del fragmento y el sobrequiebre, pero una aplicación cuidadosa
podría otorgar los beneficios resumidos a continuación:
Se requeriría de menos tiros, y el tiempo global de perforación podría verse
reducido.
La desviación del tiro podría disminuir, porque se podrían usar varillas de
perforación de mayor diámetro.
Se podría requerir de menos detonadores y cebos.
Se podría reducir la carga y la conexión.
Las cargas explosivas de diámetros más grandes son menos susceptibles a
insensibilización por presión dinámica, debido a los mayores espaciamientos de
tiros y a un mayor margen de seguridad sobre el diámetro crítico de la carga.
En algunos tipos de roca, las rainuras se pueden quemar exitosamente sin tiros de
alivio, o tiros de alivio que tienen el mismo diámetro que los tiros cargados. Sin
embargo, esto es raro y los diseños de rainura más efectivos utilizan varios tiros
de alivio, que son de un diámetro más grande que el de los tiros cargados. Hay
una tendencia general hacia tiros de alivio de diámetro más grande, sobre todo
cuando se perforan disparos más largos. Los diámetros típicos para los tiros de
alivio son 76 mm, 89 mm, o 127 mm, usados en grupos y situados entre tiros
cargados estrechamente espaciados.
Los tiros de diámetros más grandes no necesariamente permiten un incremento
en la distancia entre los tiros de corte y los tiros de alivio no cargados. En la
mayoría de las situaciones, las dimensiones del corte sólo se pueden incrementar
en forma efectiva cuando se usan más tiros de alivio y/o más grandes (Tabla 7.1).
Cualquier incremento en el diámetro del tiro debería ser coincidente con un
incremento en el volumen de los tiros de alivio no cargados, para asegurar que la
cantidad de espacio vacío es el adecuado que permita la expansión y eyección de
la roca quebrada.
La cantidad total de tiros cargados que son necesarios en una frente dependerá
de las dimensiones de la frente, tipo de roca, diseño del corte, diámetro del tiro,
precisión de perforación, explosivos usados, y requisitos del control del perímetro.
Como guía, la cantidad requerida de tiros cargados de 45 mm de diámetro se
puede calcular de la Figura 7.5a. Cuando se consideran distintos diámetros de tiro,
las cantidades relativas pueden ser calculadas de la Figura 7.5b.
Marcación de Frente
Antes de comenzar con la perforación, la frente debería ser cuidadosamente
lavada con agua y revisada por cualquier tiro quedado o restos de tiro de
Figura 7.5 Número de barrenos por frente
voladuras anteriores. Las posiciones de todos los restos de tiro deberían ser
claramente marcadas con pintura, después de haber lavado meticulosamente. La
posición del nuevo corte debería decidirse basándose en la ubicación de cualquier
resto de tiro. Los tiros nunca se deberían reperforar, y generalmente deberían
tener collares a una distancia no menor a 150 mm de cualquier resto de tiro.
Antes de comenzar con una perforación, las posiciones de todos los tiros deberían
determinarse y marcarse en la frente. La posición del perímetro usualmente será
determinada por un eje de simetría de sondeo y por línea de gradiente. Después
que el corte ha sido diseñado y pintado, las posiciones de los alivios y de los tiros
circundantes son usualmente marcadas usando una serie de cuadrados y
diamantes que representan los ángulos de quiebre previstos (Figura 7.6). Los tiros
‘auxiliares’ restantes hacia el perímetro son colocados usando una malla cuadrada
o rectangular adaptada al diseño del burden y al espaciamiento (Figura 7.6).
Cada burden de tiro debería permitir quebrar la roca limpiamente, sin dañar a las
cargas contiguas o dejar restos de tiro sin detonar. Si el burden es demasiado
pequeño, la parte cargada podría quebrarse pero dejar intacto al collar no
cargado. Si el burden es demasiado grande, un tiro podría dañar a las cargas
contiguas, causar altas vibraciones del suelo y sobrequiebre, o dejar un resto de
tiro. En las voladuras de desarrollo, raramente es posible compensar un burden
excesivo cargando explosivos adicionales.
Figura 7.6 Diseño de rainuras
Corte y Alivios
El corte es la parte más crítica de una voladura de desarrollo, y debería ser
cuidadosamente perforado de acuerdo a un diseño probado. Las posiciones de
todos los tiros de corte deberían medirse con precisión antes de marcar con
pintura. La alineación y la postura del collar de los tiros de corte y de alivio se
debería hacer con cuidado extra, ya que pequeñas desviaciones en esta área
pueden afectar el resultado de toda la voladura. Estos tiros están usualmente
inclinados ligeramente hacia arriba, para asegurar que los detritus de perforación y
el agua salgan. Durante la perforación, se recomienda usar “barras guías” para
asegurar una correcta alineación, y se debería usar, si está disponible,
“sostenimiento paralelo” automático del mecanismo de perforación de un jumbo.
Los tiros de alivio alrededor del corte están diseñados para eyectar fragmentos de
roca desde esta área y excavar un vacío limpio para que tiros posteriores puedan
extraer. Los tiros de alivio podrían ser perforados ligeramente hacia el corte, para
asegurar que la roca quebrada sea apropiadamente eyectada. Cuando los alivios
“miran” hacia el corte, se debe tener mucho cuidado para asegurar que ellos no
intersecten las patas de los tiros de corte. Si los alivios están demasiado cercas de
los tiros de corte, ellos podrían detonar en forma afín o insensibilizarse por presión
dinámica, dependiendo de los tipos de explosivo usados. Por consiguiente, el
burden colocado en alivios debe estar diseñado para concordar con condiciones
específicas, y estará en alguna parte entre el burden en los tiros de corte y tiros
auxiliares (Figura 7.6).
Tiros Auxiliares
El espaciamiento de los tiros auxiliares fuera del corte dependerá de muchos
factores, incluyendo:
Tipo de Roca.
Dimensiones y forma de la frente.
Diámetro del tiro.
Precisión de perforación.
Explosivos disponibles.
Fragmentación requerida.
Requisitos de control del perímetro.
En frentes pequeñas (es decir, menores que 15 m2), la malla de perforación del
tiro está casi enteramente influenciada por la posición del corte, alivios y tiros
perimetrales. Por consiguiente, las mallas de perforación están restringidas por
debajo de las dimensiones teóricas, para asegurar que la energía de los
explosivos sea uniformemente distribuida y que los “ángulos de quiebre” del tiro
sean aceptables.
En frentes grandes, algunos de los tiros auxiliares no se ven restringidos por la
posición del corte y el perímetro, y se podrían usar en forma efectiva los tiros con
diámetros grandes. El burden en un tiro auxiliar nunca debería exceder el ancho
de la frente libre disponible. Si los tiros no están severamente limitados por la
geometría, los burdens y los espaciamientos podrían aproximarse a las cifras
presentadas en la Tabla 7.2.
Tabla 7.2 Espaciamiento y Burden máximos entre barrenos en rainura
Zapateras
Las zapateras son los tiros perimetrales perforados en la base de la frente para
formar el piso del túnel. En desarrollos horizontales, las zapateras son siempre
perforadas ligeramente hacia abajo para dar espacio a los martillos neumáticos y
para asegurar que el piso se quiebre en el grado correcto (Figura 7.1). Los tiros de
zapateras en esquinas son perforados “mirando” hacia abajo y hacia afuera, para
dar espacio a los martillos neumáticos.
Las zapateras son usualmente perforadas primero, y a menudo se instalan en los
collares unas “tuberías para zapateras” de plástico, para evitar que queden
enterradas por la roca que cae durante la perforación de la frente (Figura 7.1). Ya
que las zapateras deben quebrar el piso hacia arriba desde abajo de la pila, sus
burden son usualmente reducidos desde 75% hasta 90% del burden en los tiros
auxiliares. A medida que las zapateras son perforadas hacia abajo, se debe tener
cuidado en que sus burdens de pata no sea excesivo. El espaciamiento de las
zapateras siempre se ve restringido por la necesidad de concordar con el ancho
de la frente. Usualmente es mejor perforar una zapatera extra que extenderlas, ya
que un espaciamiento ancho podría provocar que el piso se quiebre en forma
desigual.
Tiros Perimetrales
Para proveer espacio libre a los martillos neumáticos, los tiros de pared y de techo
se perforan con un leve ángulo de “excavación” desde el perímetro del diseño, y
para producir un consistente perfil es esencial una alineación cuidadosa del
mecanismo de perforación de los martillos. En roca competente, los burdens y
espaciamientos para los tiros de pared y de techo pueden ser similares a los tiros
auxiliares, con mínimas reducciones para que concuerden con el ancho y altura
disponible.
Cuando los tiros perimetrales son tratados igual que los tiros auxiliares, la curva
tronada a menudo es irregular, con sobrequiebre contiguo a las posiciones de los
tiros, y con roca no quebrada entre ellos. Esto podría ser aceptable para algunas
operaciones mineras, pero en una roca más débil o en excavación de túneles
donde se requiere de una curva regular, es necesario considerar las técnicas de
“amortiguado suave”.
Encebado
Selección de Cebo
El cebo recomendado para voladuras de desarrollo son los explosivos
encartuchados con alta energía y con un diámetro y longitud adecuada al diámetro
del tiro y a la carga principal de explosivos. El diámetro del cebo generalmente
debería ser el más grande que se ajustará fácilmente en el tiro sin forzar (por
ejemplo, cebo de diámetro de 32 mm en un tiro de 38 mm de diámetro). Esto
asegurará que se encuentre disponible la máxima cantidad de energía en las
patas del tiro, reduciendo así la probabilidad de restos de tiro y maximizando la
longitud del disparo tronado.
Los cebos deben estar el tiempo suficiente para envolver completamente a los
detonadores más largos que se están usando, y permitir que la onda de
detonación en el cebo alcance su VOD máxima. Los cebos muy cortos podrían
producir una presión de detonación más baja debido a que la onda de detonación
todavía está en aceleración cuando alcanza el extremo del cebo.
La idoneidad de los cebos generalmente dependerá de los siguientes factores:
La carga principal de explosivos (por ejemplo, ANFO, explosivos encartuchados
o emulsión a granel).
Tipo de roca y condición (es decir, dura o suave, masiva o bien fracturada).
Diseño del corte (por ejemplo, tamaño, posiciones y cantidad de tiros de alivio
en rainura).
Estado de aguas subterráneas (por ejemplo, seca, húmeda o saturada).
Disponibilidad local.
Las emulsiones explosivas encartuchadas son un excelente cebo para cargas de
ANFO, con una longitud mínima de cebo de 200 mm, que es generalmente
recomendada. En condiciones húmedas, se podría usar emulsión encartuchada o
emulsión a granel, cargas de columna, con una emulsión encartuchada o iniciador
Pentex™ de diámetro pequeño para un cebo. Cuando se usan emulsiones
explosivas o explosivos watergel, los tiros deberían estar separados en al menos
200 a 300 mm, a menos que estén “blindados” por un tiro de alivio. Esto es
especialmente importante en roca blanda, fracturada, saturado, donde podría
ocurrir una “insensibilización por presión dinámica”. En condiciones extremas, el
uso de cebos Pentex™, particularmente en el corte, podría dar resultados más
confiables, aunque podría ocurrir una detonación afín de tiros que estén
estrechamente espaciados.
Ensamble del Cebo
Los detonadores y explosivos encartuchados se deberían mantener separados
hasta que sean ensamblados en cebos. Los cebos deberían siempre ser
ensamblados en la frente, y ahí cargados de inmediato dentro de los tiros.
Siempre se debería usar un punzón para hacer un hoyo adecuado en el explosivo
encartuchado, antes de insertar el detonador. Cada detonador debería colocarse a
lo largo del eje de su cebo, y debe estar completamente contenido para protegerlo
de impacto o de daño por abrasión adentro del tiro.
Los explosivos encartuchados que contienen detonadores son una combinación
sensible y poderosa, y nunca se deben dejar botados ya que esto es un riesgo
innecesario. Los cebos sólo deberían ser ensamblados de acuerdo a lo requerido,
se deberían sacar los detonadores de cualquier cebo no deseado, tan pronto
como se advierta el exceso.
Dirección del Cebo
Para voladuras de desarrollo generalmente se recomienda el cebado “en reversa”,
con la Base del detonador indicando hacia el collar del tiro. Esto permite que la
onda de detonación en el cebo se acelere sobre la longitud máxima y alcance una
VOD óptima antes de alcanzar el extremo del cebo. Los cables del detonador o del
tubo nonel son doblados en alrededor 180º, y son colocados junto al cebo.
Para algunas situaciones se podría usar un encebado “hacia adelante”, con la
base del detonador indicando hacia la pata del tiro. Esto es preferible cuando se
usa una mecha de seguridad, para evitar torcer la mecha alrededor de una curva
apretada de 180º. El encebado hacia adelante también se podría usar en tiros
duros, donde los cartuchos tienden a quedar atascados, y donde los cables del
detonador o del tubo nonel sufren severa abrasión cuando son puestos junto al
cebo.
Detonadores
Sin protección
En algunas situaciones, el ANFO se podría volver insensible al detonador cuando
es cargado por gravedad adentro de tiros de diámetro pequeño. Por consiguiente,
el ANFO a veces puede ser iniciado por un sólo detonador, pero no se pueden
garantizar resultados confiables debido a las razones resumidas a continuación:
El ANFO podría absorber agua y hacerse menos sensible antes, durante o
después de ser cargado. Una menor sensibilidad alrededor del detonador
puede provocar un tiro quedado de toda la carga. El grado de compactación del
ANFO alrededor del detonador podría ser variable, resultando en una menor
sensibilidad y producción de energía en la pata del tiro.
La energía desde un detonador desnudo es escasamente adecuada como para
iniciar ANFO sensibilizada, y será insuficiente a menos que el detonador esté
localizado centralizadamente e indicando directamente a lo largo del eje del tiro.
Se recomienda que los detonadores usados en tiros estén completamente
contenidos por el cebo, para dar protección de impacto o daño por abrasión. Un
detonador desnudo colocado en el extremo de la manguera de carguío de ANFO
puede ser eyectado violentamente y doblado adentro del tiro. ¡Han ocurrido varias
explosiones prematuras y lesiones como resultado de esta práctica!
! ¡Utilizar detonadores fuera de explosivos boosters es una práctica
insegura!
Un cebo de explosivos encartuchados protege al detonador, y también proveerá
energía adicional a la pata del tiro, cuando más se necesite. Por estas razones, no
se recomienda el uso de detonadores desnudos adentro de tiros.
Iniciación
Selección del Detonador
Las voladuras de desarrollo son usualmente quemadas con retardos Exel™ Long
Period (LP), para dar tiempo adecuado para que la roca quebrada sea eyectada
del corte. Se Pueden usar retardos de milisegundos (MS) en frentes relativamente
pequeñas, en algunos tipos de roca, pero esto podría causar una mayor cantidad
de vibraciones del suelo, más sobrequiebre y propagación de la pila. Los retardos
LP reducen la cantidad de lanzamiento, produciendo una pila más alta desde la
cual se puede llevar a cabo la fortificación del techo. Para frentes de túneles
extraordinariamente grandes, para obtener mejores resultados se podría requerir
de una combinación de retardos LP y MS.
Las longitudes del detonador deberían ser las adecuadas para permitir el cebado
en el fondo de tiros, y así facilitar la conexión sin estirar las colas del tubo nonel.
La conexión de detonadores no eléctricos es más rápida si al menos 1 m de cola
permanece afuera del collar del tiro.
Se ha informado de un buen éxito al usar el sistema de iniciación Exel™
Develdet™. Exel™ Develdet™s son miembros del rango de productos Exel™
Goldet™, combinando un retardo de superficie de 200 ms en un bloque Exel™
Connectadet™ con un retardo de 5 segundos en el tiro (ver capítulo 2).
Los Exel™ Develdet™s han sido exitosamente aplicados en la minería de
desarrollo y trabajos de ingeniería civil de túneles, particularmente cuando el
control de las vibraciones ha sido un requisito.
Rainura
Para proveer un adecuado alivio progresivo del burden, se debería permitir un
intervalo de retardo de al menos de 150 ms entre tiros sucesivos en el corte. A
medida que los disparos incrementan su longitud más allá de 4 m, podrían ser
necesarios tiempos más largos para mejorar la probabilidad de tirar el disparo a
profundidad total. A medida que se incrementa el tiempo de retardo entre tiros, el
corte tiene una más alta probabilidad de quebrar a profundidad total, creando una
cara libre efectiva para los tiros restantes. Los intervalos de retardo de los
detonadores LP permiten que haya suficiente tiempo para que la roca quebrada
sea eyectada desde el corte. Si se ponen detonadores MS en el corte, no se
deberían utilizar números sucesivos de retardos, ya que los intervalos cortos
podrían provocar un “congelamiento” de fragmentos de roca quebrada en el corte.
En general, el corte debería ser quemado en forma secuencial con sólo un tiro por
retardo (Figura 7.3). Esto permite que haya un progresivo incremento en el tamaño
de la frente libre efectiva, permitiendo que haya adecuado tiempo para que la roca
quebrada sea eyectada entre detonaciones sucesivas. A menudo se emplea una
secuencia de iniciación en ‘espiral’ para incrementar en forma gradual el ‘ángulo
de quiebre’ efectivo de tiros de corte.
Tiros Auxiliares
Es esencial que los tiros auxiliares sean quemados en una secuencia que permita
el desarrollo progresivo de cara libres durante la voladura. Los tiros que están
afuera del corte deberían ser puestos en secuencia para asegurar que sus
ángulos de quiebre efectivos sean de al menos de 90º. Para determinar la mejor
secuencia de iniciación y seleccionar los retardos adecuados para cada tiro, se
recomienda que la frente sea determinada en una hoja de papel que muestre la
posición actual de cada tiro. Esto permite poder calcular el ángulo de quiebre para
cada tiro, para revisar que la cara libre disponibles se estén utilizando en forma
apropiada. Siempre habrán variadas y distintas formas de quemar exitosamente
un disparo de desarrollo, pero a continuación se resumen algunas pautas
generales:
Después que se han quemado el corte y los alivios, la cara libre que está
disponible todavía es relativamente “estrecha”, y es importante evitar quemar al
mismo tiempo demasiados tiros dentro del pequeño espacio vacío (Figura 7.7a).
Es mejor desarrollar gradualmente caras libres comenzando con tiros que
tienen ángulos de quiebre más anchos (Figura 7.7b).
Evitar quemar juntas filas completas de tiros en el mismo número de retardo
(Figura 7.7c). Las variaciones en los tiempos de salida de los detonadores
podría resultar en que se quemen antes los tiros en los extremos de una fila que
en el medio. A medida que el ángulo de quiebre en el extremo de una fila es
mucho menor que en el centro, un tiro en el extremo no quebrará su burden en
forma efectiva si se quema antes. Es mejor quemar deliberadamente los tiros
cerca del medio de las filas antes que aquellos de los extremos (Figura 7.7d).
Generalmente se debería usar todo el rango del retardo, aún si una frente se
pudiera quemar con menos cantidad. Cuando la cantidad de detonadores
disponibles es mayor que la cantidad requerida, se puede reducir la cantidad de
tiros asignados a cada retardo, para garantizar mejor alivio y menores niveles
de vibración.
Tiros Perimetrales
La secuencia de retardo para tiros perimetrales puede tener un efecto significativo
sobre la cantidad de sobrequiebre, estabilidad y requisitos de fortificación. En
general, los tiros perimetrales se deberían iniciar por una propagación de los
números de retardo, para obtener el máximo beneficio de las frentes libres
disponibles. Esto tenderá a reducir las vibraciones del suelo, el sobrequiebre y el
tamaño de los fragmentos de roca. Idealmente, se quemarán simultáneamente
pequeños grupos de cargas perimetrales, para crear una división limpia y un perfil
regular entre tiros. Sin embargo, a menos que se usen detonadores electrónicos,
no es posible lograr una iniciación simultánea verdadera debido a las variaciones
en los tiempos de quema del detonador. Las pautas para quemar tiros
perimetrales son resumidas a continuación:
Nunca quemar una fila completa de tiros perimetrales con el mismo número de
retardo (Figura 7.7e). Variaciones en los tiempos de salida de un detonador
podrían resultar en que los tiros de las esquinas se quemen antes que los del
medio. A medida que el ángulo de quiebre en una esquina es mucho más
estrecho que en el centro, un tiro de esquina podría no quebrar su burden en
forma efectiva y/o podría causar sobrequiebre excesivo, si se quema en forma
temprana.
Siempre poner en secuencia los tiros de esquinas en las zapateras y techos
para que se quemen después que los otros tiros de la misma fila (Figura 7.7f).
Si fuera esencial producir una pila que tenga una parte superior plana para
proveer una plataforma de trabajo conveniente, quemar los tiros del techo
después de las zapateras. Los dos tiros de esquinas en el techo deberían ser
los últimos tiros en quemar.
Carga
Selección de Explosivos
Las voladuras de rainura de túnel y de desarrollo se cargan usualmente con
explosivos que producen máxima energía por metro de longitud de la carga. Sin
embargo, en algunos tipos de roca se obtienen mejores resultados cuando los
tiros de corte y perimetrales se cargan con una concentración
Figura 7.7 Avance progresivo de cara libre
de carga más baja. En cualquier voladura de desarrollo, el consumo de explosivos
por tonelada de roca quebrada será mucho más alto que para voladuras de
producción. Las frentes pequeñas generalmente requieren de más energía por
tonelada, porque la mayoría de los tiros se concentran alrededor del área estrecha
del corte. A medida que aumenta la distancia desde el corte, la cara libre
disponibles se hacen más anchas, y se pueden usar tiros auxiliares más
eficientes.
En la figura 7.8 se ilustra la relación aproximada entre el desarrollo del área de la
frente y el consumo de explosivos. Estas curvas se basan en carguío de ANFO
por gravedad en tiros de diámetro de 45 mm, y sólo se deberían usar como guía
general, debido a los efectos al variar los diseños del corte, profundidad perforada,
precisión de perforación y secuencia de iniciación.
El consumo de explosivos se expresa como el Factor de Carga, en kilogramos de
explosivo por metro cúbico (sólido) de roca removida. Obviamente, para
condiciones similares, el factor de carga para una emulsión explosiva
encartuchada o a granel con una Potencia REE relativa al Peso más alta que para
el ANFO, probablemente será menor, aunque esto dependerá del grado de
apisonamiento / densidad del producto, respectivamente.
Figura 7.8 Consumo de Explosivos en Minería Subterránea
El desarrollo mineros y de frentes en los túneles, los barrenos generalmente son
cargadas por gravedad con ANFO, cuando las condiciones son consistentemente
secas, sin embargo, los sistemas de emulsión a granel están creciendo en
popularidad en aquellas operaciones mineras que tienen los volúmenes para
justificarlo. Una ventaja de las emulsiones a granel es que se puede variar la
densidad para adaptarse a las condiciones de la roca y a la aplicación.
El ANFO no es adecuado para uso cuando los tiros son húmedos, ya que una
pequeña cantidad de agua puede disolverlo produciéndose tiros quedados o un
rendimiento deficiente en las voladuras. Para minimizar el sobrequiebre y el daño
al perímetro se puede usar ISANOL (mezcla de ANFO - PS) pero a menudo ocurre
separación del ANFO y del PS durante el carguío provocando densidades
variables en el tiro y resultados impredecibles. Se recomienda el uso de la serie
“Impact®“para tiros secos, y de Senatel™ Razorback™ o de Profiler™ para tiros
secos o húmedos. Si se usa emulsión a granel, para obtener efectos similares se
puede reducir la densidad.
Para condiciones húmedas, se pueden usar emulsiones explosivas encartuchadas
o a granel. Las emulsiones explosivas poseen una excelente resistencia al agua y
producen cantidades relativamente pequeñas de emanaciones de gases nocivas
post-voladura. Cuando se usan emulsiones explosivas, los tiros deberían estar
separados en al menos 200 a 300 mm, a menos que estén “blindados” por un tiro
de alivio. Esto es especialmente importante en roca blanda, fracturada, saturado
con agua, donde podría ocurrir una “insensibilización por presión dinámica”.
Cuando se requiere de cargas explosivas resistentes al agua, se pueden usar
emulsiones encartuchadas largas para incrementar las velocidades de carga y
reducir la probabilidad de aberturas en la columna. Las emulsiones encartuchadas
de hasta 700 mm de largo permiten una rápida carga de zapateras, las que a
menudo están húmedas y usualmente requieren de máxima energía para un
quiebre efectivo. Alternativamente, la disponibilidad en el sitio de un sistema de
emulsión a granel podría brindar ahorros significativos en costos por explosivos y
en tiempos de carga.
Preparación
Los tiros siempre deberían ser limpiados y revisados por profundidad antes de
realizar la carga. En las frentes de desarrollo, el lodo y el agua en la perforación
son fácilmente sacados con aire comprimido, usando un soplador de aire
comprimido o una manguera de ANFO. Durante esta operación, todas las
personas en la frente deberían usar protección para los ojos y permanecer
alejados, para evitar ser impactados por fragmentos finos de roca cuando son
eyectados. Se pueden medir fácilmente las profundidades de los tiros usando la
manguera de carguío con marcas adecuadas, o un tacador de madera o de
plástico semi-conductivo.
Las zapateras usualmente están llenas de agua y de fango por perforación, Y sus
collares podrían estar enterrados a menos que se instalen tapones o tubería para
collar, inmediatamente después de la perforación. Los “tubos de zapatera” de
plástico de aproximadamente 1 m de largo pueden evitar en forma efectiva que los
collares queden enterrados o bloqueados, y los explosivos pueden ser cargados
por el centro. Si durante la carga se van a dejar en el lugar tubos de zapatera, es
preferible usar longitudes rectas, ya que las secciones curvadas pueden hacer
difícil insertar explosivos encartuchados largos o tacadores.
Cualquiera obstrucción encontrada adentro de los tiros debería sacarse con una
manguera de carguío, gancho de cable u otra herramienta que sea la adecuada,
antes de comenzar con la carga. Si cualquier tiro estuviera muy duro o bloqueado
en parte, podría no ser seguro cargar explosivos encartuchados de acuerdo a lo
planeado. En condiciones secas o cuando se usa emulsión a granel, podría ser
posible cargar ANFO o emulsión pasada la obstrucción. En tiros húmedos donde
se usan explosivos encartuchados, podría ser necesario cargar cartuchos de
menor diámetro que el planeado. Si varios tiros estuvieran bloqueados, podría ser
necesario hacer una nueva perforación. Esto enfatiza la necesidad de revisar los
tiros inmediatamente después de una perforación, antes que los explosivos sean
traídos a la frente.
En algunos países, se permite la carga mientras todavía se está realizando la
perforación. Por ejemplo, la Federación de Fabricantes Europeos de Explosivos
recomienda que cuando comience la carga antes que todos los tiros hayan sido
perforados, la distancia máxima entre las dos operaciones debería ser de 2 m
donde los tiros son menores a 5 m en profundidad. La mayoría de las Autoridades
(y Orica) consideran esta práctica como generalmente insegura. En los pocos
túneles en que la frente tiene suficiente ancho, se pueden cargar los tiros, a
condición que ellos sean mayores que 4 m a un lado de (nunca por encima o por
debajo) la operación de perforación.
Todas las herramientas y equipo que no sean necesarios se deberían sacar antes
que los explosivos sean traídos a la frente. Los explosivos y detonadores siempre
deben mantenerse separados, en contenedores adecuados. Los detonadores no
deberían ser insertados en cebos, a menos que ellos puedan ser inmediatamente
colocados adentro de tiros.
Carga de ANFO
El ANFO puede ser cargado por gravedad en forma segura y eficientemente en
tiros de diámetro pequeño mediante aire comprimido. Para desarrollo de frentes
con jumbo, comúnmente se usan acumuladores de presión, mientras que los
cargadores venturis para peso liviano son adecuados para minería manual. La
manguera de carguío semi-conductiva siempre se debería usar cuando se cargue
ANFO por gravedad, para disipar cargas electrostáticas generadas por el flujo de
partículas en movimiento. El cargador de ANFO también debería estar “conectado
a tierra” en forma efectiva, para que las cargas electrostáticas se vayan, y el
operador siempre debería usar protección para los ojos cuando carga.
Los productos ANFO, ANFO-PS o Impact® no se deberían cargar dentro de
cualquier tiro que contenga agua, o que se pudiera humedecer antes de una
voladura (por ejemplo, zapateras).
A continuación se resumen algunas instrucciones para el carguío por gravedad de
ANFO con un acumulador de presión:
Revisar el estado del acumulador de presión, y asegurarse que esté despejado
y libre de obstrucciones.
“Conectar a tierra” en forma efectiva el cargador para ponerlo en contacto
directo con una superficie húmeda, o por medio de una correa a tierra que esté
conectada a un perno de anclaje o colocado en una poza de agua.
Establecer las presiones operativas de aire recomendadas, y revisar que la
válvula de alivio de la presión esté funcional.
Llenar el estanque con ANFO y presurizarlo.
Empujar suavemente el cebo hacia la pata del tiro, después replegar la
manguera 100 a 300 mm.
Permanecer a un costado del collar del tiro, después encender el suministrador
de ANFO y replegar en forma sostenida la manguera de carguío. Si la
manguera se retira demasiado rápidamente, se podrían producir cavidades o
secciones de aire de baja densidad. Si la manguera es retirada demasiado
lentamente, el ANFO se saldrá del collar del tiro.
A medida que se aproxima la punta de la manguera al diseño del collar del tiro,
detener el abastecimiento de ANFO.
Cuando todos los tiros estén cargados, vaciar el ANFO restante del estanque
hacia una bolsa adecuada, después limpiar a fondo el estanque con aire
comprimido.
Carga de Explosivos Encartuchados
Los explosivos encartuchados deberían caber fácilmente adentro de los tiros, con
algún espacio libre disponible para obstrucciones menores y colas del detonador.
Los explosivos encartuchados deberían ser cargados usando un adecuado
tacador que sea lo bastante largo para alcanzar el fondo de cada tiro, que tenga
punta cuadrada, y que tenga aproximadamente el mismo diámetro que los
explosivos encartuchados.
El cebo debería ser empujado suavemente hacia la pata del tiro con el tacador,
pero nunca apisonado. Otros explosivos encartuchados pueden ser cargados
individualmente, o dos o tres a la vez. Estos cartuchos deberían ser apisonados
para incrementar la densidad de la carga y reducir la probabilidad de eyección por
cargas que se queman antes por retardos.
Un apisonamiento efectivo se consigue presionando suave pero firmemente en el
extremo de la carga con el tacador. Los explosivos encartuchados nunca deberían
ser apisonados bruscamente, ya que esto raramente incrementa la densidad de la
carga y podría causar daño a las colas del detonador. El encartuchado de plástico
alrededor de las emulsiones explosivas se va a reventar cuando los contenidos
sean comprimidos para llenar casi el tiro completo.
Cuando se requiere de máxima energía explosiva, se recomienda que los
cartuchos sean insertados y apisonados en forma individual. Cuando se inserten
varios cartuchos antes de taconear, o apisonar, sólo la última parte de la carga es
deformada para llenar el tiro, y la energía por metro de carga será menor que la
máxima posible.
Las voladuras en roca dura usualmente requieren de más espacio libre alrededor
de los cartuchos, y podría ser necesario cargar cada cartucho uno a uno para
evitar interferencia. Los explosivos encartuchados nunca deberían ser forzados a
pasar las obstrucciones. Si la roca es muy dura o están en parte bloqueados,
podría ser necesario usar cartuchos de menor diámetro para permitir una carga
segura.
Si un cartucho queda atascado en un tiro, se debiese tratar de moverlo en forma
suave con un tacador o con una manguera de carguío flexible. (Sin embargo, si un
cebo queda atascado adentro de un tiro, no hay que intentar de sacarlo por la
fuerza.) Si un cartucho atascado no se puede sacar fácilmente, el tiro debería ser
re-cebado y la parte abierta debe ser cargada al diseño del collar. Podría ser
posible compensar para la parte no cargada del tiro incrementando las cargas en
los tiros circundantes.
Carga de Emulsiones a Granel
Las emulsiones explosivas a granel pueden ser bombeadas adentro de los tiros
desde un tanque de retención, desde el vehículo de carga mediante una
manguera de carguío. El vehículo de entrega podría ser un vehículo tipo MCU® o
un módulo de carga acondicionado para el transporte de la carga existente.
A continuación vienen algunas instrucciones para el bombeo de emulsiones a
granel:
Conectar e inspeccionar la manguera de carga, asegurarse que la manguera
esté limpia y que la boquilla de desarrollo esté conectada.
Seleccionar el estanque de gasificante.
Colocar el bombeo del producto a un mínimo de 30 kg/min y máximo de 60
kg/min.
Asegurarse que las calibraciones estén correctas.
Sacar uno pocos metros de manguera y bombear hasta que salga producto de
la manguera.
Revisar la densidad de la emulsión.
Ajustar la presión de la bomba para cargar.
Preparar los cebos y el primado en reversa en los collares.
Cargar la frente desde la parte superior hacia abajo.
Cargar el tiro permitiendo que el producto empuje la manguera hacia afuera.
Repetir hasta que todos los tiros sean cargados.
Revisar las longitudes de los collares y asegurarse que todos los tiros hayan
sido cargados.
Enjuagar bien con agua la manguera de carga.
Collares y Taco
En tiros de rainura, las cargas explosivas deberían extenderse a aproximadamente
3 a 5 diámetros de tiro del collar (es decir, 150 mm a 200 mm para 45 mm de
diámetro de tiros). Si se deja un collar cargado más largo, podría quedar una red
de roca intacta a través de la frente, a pesar de la rotura adecuada en la pata.
Las zapateras también deberían cargarse a 3 a 5 diámetros del collar del tiro, para
crear un piso suave sin baches entre posiciones de tiros.
Todos los otros tiros deberían tener un collar no cargado equivalente a
aproximadamente la mitad del burden. Si se deja un collar no cargado más largo
en los tiros perimetrales, podría quedar un cototo de roca intacta después de la
voladura. Cargar completamente hacia el collar es innecesario, ya que esto no
aporta un beneficio real como para justificar el uso de explosivos adicionales.
El rendimiento de las voladuras de rainuras se podría mejorar usando material de
taco inerte adecuado en collares de tiro. Los tapones de arcilla húmeda se pueden
fácilmente apisonar en los collares, para confinar los gases de la explosión y
ayudar a evitar la eyección de cargas de explosivos encartuchados.
Conexión
Después que todos los tiros son cargados, el equipo de carga y cualquier
explosivo restante se debería sacar de la frente en preparación para conectar el
sistema de iniciación. Cuando se usan en los tiros detonadores eléctricos o
mechas de seguridad, se deberían aplicar los procedimientos operativos estándar
para hacer las conexiones finales. En el Capítulo ‘2’ aparecen resumidas
recomendaciones en general para la conexión de detonadores no eléctricos. Las
recomendaciones específicas para la conexión de detonadores no eléctricos en
una frente típica para jumbo se reiteran más abajo.
Detonadores No Eléctricos
Los detonadores no eléctricos con colas de tubo nonel deberían conectarse
mediante lazo a una línea troncal de cordón detonante (Figura 7.9) de acuerdo al
siguiente método:
Figura 7.9 Tubo de señal Hooked junto a Cord Loop
Iniciar la conexión a uno de los tiros de esquina en el techo. Medir una longitud
adecuada de cordón detonante, y sujetar el cordón con un gancho (J-Hook) a
este punto.
Para asegurar que el cordón no se deslice a través del gancho, enlazar la cola
del tubo nonel y sujetarla al gancho para fijarla en el lugar.
Extender el cordón detonante al rincón opuesto del tiro, y conectarlo a este
gancho y bloquearlo para evitar que se deslice.
Conectar las colas del tubo nonel en la parte superior de la frente. Hacer todas
las conexiones en ángulos rectos, y asegurarse que todos los tubos estén
derechos entre el gancho y el collar del tiro.
Conectar los tiros de zapateras de esquinas al cordón detonante, asegurando
las conexiones para evitar que se deslicen.
Unir las puntas del cordón cerca del centro de la frente, usando un nudo
cuadrado. Recortar el exceso de cordón cerca de esta conexión.
Conectar las colas del tubo nonel en la parte inferior de la frente. Hacer todas
las conexiones en ángulos rectos, y asegurarse que todos los tubos estén
rectos entre el gancho y el collar del tiro.
Revisar dos veces todas las conexiones de los ganchos.
Conexiones Finales
Después que se hayan hecho y revisado todas las conexiones de gancho, se
hacen las conexiones finales del sistema de iniciación:
Conectar una línea conductora de cordón detonante a la parte inferior de la
línea troncal principal en un lado de la frente, usando un nudo de doble
envoltura con clavo de enganche. Medir aproximadamente 6 m de cordón
detonante, y cortarlo desde el carrete.
Amarrar la otra punta de estos 6 m de longitud de cordón a la parte inferior de la
línea troncal principal del lado opuesto de la frente, usando un nudo de doble
envoltura con clavo de enganche.
Verificar que las conexiones de las dos líneas conductoras estén al menos a
200 mm de cualquier gancho, y tirar la línea conductora a una forma en “V” lejos
de la frente.
Justo antes de despejar el área para quema, conectar dos detonadores
eléctricos iniciadores a la línea de inicio.
Como etapa final, antes de dejar la frente antes de iniciar, conectar en forma
segura los dos detonadores iniciadores a la línea conductora, cerca de la cima
al “V”.
Asegurar que la línea conductora esté en posición y proteger los tubos nonel de
esquirla, por medio de un saco de arena o algún otro objeto adecuado.
Colocar las barricadas apropiadas y señalizaciones de advertencia (por
ejemplo, “PELIGRO- No Entrar- Frente Cargada”), y advertir a las personas en
el área respecto a la voladura proyectada.
Control de Sobrequiebre
En roca competente, a menudo se pueden obtener perfiles satisfactorios de pared
y de techo, sin la necesidad de técnicas especiales para voladura perimetral. En
muchas minas subterráneas, los burdens, espaciamientos y explosivos usados
para tiros perimetrales son casi los mismos que para el resto del disparo, pero el
sobrequiebre y el daño a la masa de roca son aceptables. Sin embargo, en roca
blanda o fragmentada en bloques o en túneles en construcción donde se requiere
de extensivo sostenimiento, en general es más barato introducir técnicas
especiales de voladura perimetral para reducir el costo global.
Cuando se aplica con cuidado y habilidad una técnica de voladura perimetral bien
diseñada, esto lleva a reducciones en:
la cantidad de sobrequiebre y por lo tanto, las cantidades de roca a ser
sacadas, y si el túnel va a recibir un revestimiento de concreto, en el consumo
de concreto, y
en el tiempo y costo de fortificación
En desarrollo mineros en roca dura los mayores costos por ventilación son
permanentes.
El éxito de las técnicas de voladura perimetral depende mayormente de las
propiedades de la roca, precisión de la perforación, y el tipo de explosivos usados.
El control del sobrequiebre raramente es un problema cuando hay galerías
transversales, en rocas duras, masivas con superficie estrechas de estratos. Sin
embargo, en roca fragmentada en bloques, con fracturas abiertas, el sobrequiebre
podría ser extenso, indiferentemente de la técnica usada. En rocas que tienen
fracturas estrechamente espaciadas, casi siempre ocurrirá algo de sobrequiebre.
Se debe establecer para cada lugar la correcta combinación de espaciamientos de
tiros, concentraciones de carga y secuencia de iniciación, mediante un cuidadoso
diseño, pruebas y monitoreo.
Precorte
La técnica de “precorte” requiere que se perforen filas de tiros estrechamente
espaciados alrededor del perímetro del diseño. Estos tiros usualmente están muy
ligeramente cargados, y son detonados simultáneamente, antes que la mayoría de
los tiros en el disparo. El inicio de cargas de precorte se diseña para producir una
separación planar limpia a lo largo del perímetro. La voladura de producción
posterior se espera que quiebre la discontinuidad producida por los tiros de
precorte.
El precorte es a menudo usado exitosamente en minería a cielo abierto y en
construcción, pero raramente se usa en minas subterráneas, excepto para
cámaras grandes subterráneas y para portales de túneles. Hay muchas razones
para esto, incluyendo las resumidas a continuación:
Las voladuras de precorte son usualmente quemadas antes que las voladuras
de producción, para evitar dañar a las cargas estrechamente espaciadas. Tal
voladura en dos fases podría bajar la velocidad de avance e incrementar los
costos.
Las cargas de precorte crean una separación entre tiros, pero no contribuyen
significativamente a la rotura de roca dentro del perímetro. Por consiguiente, los
costos globales por perforación y voladura son significativamente más altos
cuando se usa precorte.
El precorte es generalmente más efectivo en rocas competentes, masivas
donde la perforación estándar y las prácticas de voladura producen resultados
aceptables.
Las voladuras de precorte generan vibraciones del suelo mucho más altas que
una masa equivalente de explosivos quemada en casi cualquier otra manera.
El espaciamiento máximo efectivo de los tiros de precorte es usualmente menor
que para las técnicas de voladura perimetral de “amortiguado suave”.
Voladuras Amortiguadas
Las voladuras amortiguadas minimizan el sobrequiebre y la perturbación a la masa
de roca circundante al aplicar las siguientes técnicas a los tiros perimetrales:
Se reduce la energía de los explosivos por metro de tiro.
Se reduce el espaciamiento de tiros a aproximadamente el 75% del
espaciamiento para tiros auxiliares dentro del disparo.
El burden del tiro es aproximadamente 1,1 a 1,4 veces el espaciamiento
alrededor del perímetro.
Los tiros de alivio son perforados adentro de los tiros perimetrales, para reducir
la cantidad de trabajo a ser hecha por las cargas perimetrales.
Los tiros perimetrales son quemados con retardos tardíos, para asegurar que se
encuentren disponibles extensas caras libres y que los ángulos de quiebre sean
maximizados.
Para mejores resultados en voladuras amortiguadas, usualmente es necesario
cargar la pared y los tiros de techo con explosivos que tengan producción de
energía relativamente baja por metro de tiro. Por consiguiente, el ANFO cargado
por gravedad es usualmente demasiado poderoso, pero las mezclas de Impact o
de ANFO-PS podrían ser efectivas en condiciones secas. En tiros húmedos o
secos, las cargas desacopladas de explosivos encartuchados son usualmente
más efectivas. La mayoría de los proveedores de explosivos ofrecen productos
premium para este propósito. Powergel Razorback es un producto basado en
emulsión que se encuentra disponible en varias longitudes para esta aplicación.
Profiler es un producto de cordón detonante (70 g/m) para aplicaciones similares.
Las longitudes discontinuas de explosivos encartuchados vinculadas por una línea
trazadora de 10 g/m también puede ser efectiva pero muy lenta de producir. En
cualquier situación, los explosivos más adecuados serán controlados por la
resistencia intacta de la roca, el tipo y frecuencia de las discontinuidades y el
estado de aguas subterráneas.
En la Tabla 7.3 se comparan las producciones relativas de energía de varios
explosivos con ANFO cargada por gravedad.
A menos que ya estén incorporadas en la carga, las cargas perimetrales siempre
deberían ser cebadas por explosivos encartuchados que son lo bastante grandes
para asegurar una iniciación confiable, y entregan una rotura adecuada en la pata
del tiro.
El burden y espaciamiento apropiado para cargas perimetrales en voladuras
amortiguadas serán controlados por el tipo de roca específico, y para determinar
esto se requiere de voladuras de prueba. La Tabla 7.4 da una indicación de los
parámetros de diseño de voladuras como una primera guía para una voladura
perimetral. Si se lee en conjunto con la Tabla 7.3 es posible determinar un punto
de inicio útil para el esquema de un tiro y las prácticas de carga de explosivos.
A menos que la carga perimetral incorpore un mecanismo de retención,
usualmente es necesario tapar las cargas encartuchadas perimetrales con arcilla o
con tapones adecuados, para contener la energía de explosión y evitar que los
cartuchos sean eyectados por cargas que se queman por retardos anteriores.
Tabla 7.3 Energía de salida de cargas perimetrales (relativo a cargar ANFO con aire en barrenos de 45 mm
de diámetro)
*En la práctica, estos valores también se ven afectados por el tipo de roca y el peso relativo de la fuerza Explosiva.
** Las cargas del Precorte no desplazan la roca hacia una cara libre, por lo tanto, técnicamente no tienen una burden
Tabla 7.4 Voladura de contorno; Burden y Espaciamiento
Las cargas de amortiguado suave deberían ser idealmente iniciadas en forma
simultánea, para crear un quiebre limpio entre tiros. Sin embargo, la variación en
tiempos de quema de detonador hace esto imposible de obtener a menos que se
use un sistema electrónico de voladuras. En la práctica, se obtienen resultados
efectivos al quemar pequeños grupos de cargas con el mismo retardo,
asegurándose que haya una frente libre adecuada para todos los tiros a quebrar.
Método de Excavación de Túnel en Corona y Banco
Los túneles de diámetro muy grande pueden ser llevados a ‘frente completa, que
es que toda la frente es perforada y volada, o se pueden llevar a través del avance
de una corona de diámetro menor que posteriormente es ensanchada. En el último
caso la corona avanzada se puede hacer en la parte superior, media o en el fondo
de la frente total del túnel y después ensanchada por un tiro auxiliar horizontal y/o
banqueo (Figura 7.10).
Figura 7.10 Formas de agrandar la sección transversal de un túnel
La posición preferida para la corona avanzada está generalmente en la parte
superior ya que esto permite el soporte estructural temprano para dar soporte a la
sección expuesta del techo. Generalmente una corona superior es conducida a
través de todo el ancho y desde 1/3 a 1/2 de la altura de la sección del túnel. Esta
parte del túnel es conducida como una operación normal de voladura de toda la
frente. La corona podría ser llevada a través de toda la Longitud del túnel antes
que comiencen las operaciones de banqueo. Alternativamente, el banco podría ser
volado uno o más disparos detrás de la corona, ambas secciones siendo
avanzadas en forma simultánea.
Cuando las operaciones de túnel avanzado y de tiros auxiliares se conducen en
forma simultánea (en diferentes lugares a lo largo del eje del túnel) pueden haber
problemas asociados con el transporte de roca quebrada, particularmente desde la
corona avanzada.
Porque es para una perforación, voladura y ciclo de apilamiento a alta velocidad y
eficiente, este método es adecuado para túneles con diámetros mayores de 10 m.
Se podrían emplear Jumbos para las operaciones de tiros auxiliares (parte
superior) y de banqueo (parte inferior). Los bancos son perforados con tiros
horizontales y/o tiros de rebaje en burdens y en espaciamientos que entregarán
una buena fragmentación, desplazamiento y soltura de la pila con mínimo
sobrequiebre y fragmentos de roca.
Banqueo
Ángulo de Tiro
Inclinar los tiros (desde la vertical) es usualmente ventajoso ya que esto;
incrementa el movimiento hacia adelante de la roca quebrada,
levanta la roca, incrementando así la soltura de la pila, y
permite extraer el piso/invertido con menos sobrepiso.
Sobrepiso
Ya que los tiros no son paralelos al eje del túnel en la operación de recorte, se
debe tener más cuidado cuando se perfora para evitar daño y sobrequiebre
excesivo alrededor del perímetro. El sobrepiso es necesario para mantener un
nivel de piso. Si la inclinación del tiro o del sobrepiso es inadecuada, podría ser
necesario llevar a cabo operaciones posteriores de recorte.
Cuando se selecciona en forma cuidadosa la geometría de la voladura, la
secuencia de iniciación y el tiempo de retardo, se puede practicar el amortiguado
de buffer, y la perforación puede proceder en forma independiente de la operación
de apilamiento. Ya que la roca quebrada no puede tener esponjamiento
lateralmente en ninguna extensión apreciable, los amortiguados de buffer
requieren de un mayor movimiento hacia adelante de la roca para asegurar una
rotura adecuada, un desplazamiento y soltura de la pila. Cuando en un
amortiguado de buffer se están disparando rocas duras escasamente fracturadas,
podría ser necesario
incrementar la pasadura efectiva, desde el valor normalmente adecuado de 0,3
x burden, hasta 0,6 x burden, y/o
incrementar la inclinación del tiro a tanto como 30º (desde la vertical).
Diámetro de un Tiro
Hay incentivos para perforar tiros con el diámetro más grande factible pero esto
incrementa la probabilidad de sobrequiebre y podría resultar en una distribución
deficiente de explosivos o en mallas de perforación inadecuadas.
El diámetro de tiro óptimo disminuye a medida que decrece la altura del banco. Un
tiro de diámetro de 76 mm podría ser apropiado para una altura de banco de 8 m
(malla de 2 m x 2 m) pero con una altura de banco de 2 m podría haber una pobre
utilización de la energía de los explosivos, fragmentación inadecuada a nivel de
piso y una excesiva conmoción en el aire y en fragmentos de roca.
Cuando se tenga que decidir sobre un diámetro de tiro es aconsejable calcular los
espaciamientos y burdens aceptables y usar un diámetro que permita a los tiros
adaptarse a través del ancho del túnel en un múltiplo exacto del espaciamiento.
Los proyectos importantes que usan el método de banqueo han usado en años
recientes los diámetros de tiros en el rango de 57 mm a 70 mm.
Geometría de la Voladura y Mallas
Los tiros se deberían perforar en mallas cuadradas o, preferentemente, en mallas
ligeramente rectangulares. Las mallas triangulares tienden a dejar protuberancias
en las paredes del túnel a lo largo de los extremos de filas alternativas de tiros.
Alternativamente, una malla triangular se podría perforar para el cuerpo del tiro
con tiros perimetrales adicionales perforados al final de filas desbalanceadas.
En banqueo de tiros de rebaje, el burden y el espaciamiento del tiro se
incrementan con:
el incremento en el diámetro del tiro y la altura del banco,
disminuyen en resistencia de la roca, y
en la presencia de una frente libre en vez de un buffer de roca quebrada.
No es posible anticipar todas las combinaciones de parámetros de voladuras
encontradas en banqueo de tiros de rebaje. Sin embargo, los valores presentados
en la Tabla 7.5 se podrían tomar como una guía para las geometrías de mallas
que se pueden usar en voladuras iniciales. No se necesario decir que las
características de la pila de las primeras pocas voladuras llevadas a cabo en un
túnel en particular podrían indicar que se requiere de mallas ligeramente más
chicas o más grandes. A medida que disminuye el ancho del túnel, esto ejerce una
creciente influencia sobre el espaciamiento del tiro.
Los bancos deberían ser tan altos como fuera posible dentro del rango de 3 m -
10 m. Con alturas de banco menores que 3 m, los costos por perforación se
incrementan en forma apreciable como resultado de
l
*Barrenos con diámetros sobre 70 mm sólo debe utilizarse en rocas duras donde
es aceptable un grado de sobrequiebre
Tabla 7.5 Geometría típica de voladuras para bancos en roca de dureza moderada
a disminución en el diámetro del tiro y en la malla de voladuras con la altura del
banco (Tabla 7.5) y,
el tiempo perdido en moverse desde un tiro al próximo.
El tiempo y costo implicado en el cebado, carga y conexión también es mayor para
los bancos poco profundos.
Cuando la altura de la sección con banqueo excede los 10 m, se obtienen costos
globales más bajos al trabajar dos bancos de igual altura.
Cuando se lleva a cabo una perforación, a cierta distancia adelante de la
operación de voladura, pueden haber problemas asociados con daño y dislocación
de los tiros no cargados. Tales ocurrencias se pueden reducir al
perforar tiros en ángulos,
permitiendo amplios intervalos de tiempo de retardo entre la voladura de tiros,
evitando burdens excesivos (particularmente en la fila de atrás),
usando un amplia secuencia de iniciación en ángulo,
colocando una carga de explosivos de menor potencia en los tiros de la fila
trasera, y
rellenando con arena la primera fila de tiros no cargados, antes de quemar.
(Esta es posteriormente sacada.)
Explosivos y Carga
Cuando las condiciones son suficientemente secas, se puede usar ANFO vertido
suelto o neumáticamente cargado. Se podrían usar en tiros perimetrales mezclas
de ANFO/ poliestireno con hasta alrededor de 75% (volumen base) de
poliestireno, para minimizar el sobrequiebre.
Cuando se usa ANFO vertido suelto, cada carga debería ser iniciada por un cebo
adecuado de explosivo encartuchado. El diámetro del cebo debería ser el más
grande que sea compatible con facilidad de carga. Cuando las paredes de los tiros
son duras, va a ser necesario seleccionar cebos con un diámetro medio a
pequeño.
En tiros húmedos, se debería usar una emulsión poderosa. Para alentar una caída
brusca, y por lo tanto un relleno más completo del tiro con Senatel™, todos los
cartuchos, excepto el cebo, deberían ser rasgados (a lo largo) a medida que ellos
sean tirados adentro del tiro.
Los cartuchos del cebo NO se deberían rasgar. Podría ser necesario empujar con
un palo o vara a los cartuchos para evitar detenciones durante la interfaz aire-
agua.
En situaciones donde hay una proporción moderada de tiros húmedos, un
explosivo generalmente más poderoso permite un factor de carga más bajo,
espaciamientos expandidos de tiros y por consiguiente costos globales más bajos
en perforación y voladuras. Cuando la presencia de agua es impredecible no es
aconsejable tratar de usar ANFO aún si está envasado dentro de mangas de
plástico resistentes al agua.
En trabajos grandes de excavación de túneles que involucren condiciones
húmedas, un sistema de emulsiones explosivas a granel bombeables se pueden
adaptar a los requerimientos, resultando en un manejo y rendimiento de
explosivos altamente eficiente y en una máxima utilización del equipo de
perforación y del tiempo.
Posición del Cebo
La posición óptima del cebo es en el fondo del tiro. Cuando las cargas son
encebadas en el collar, hay una alta probabilidad que una carga, durante la
craterización del frente inicial, rasgará al cebo de un tiro posterior, antes que este
cebo se haya iniciado. Un cebo que se encuentre en el fondo de un tiro:
Se ve menos afectado por la detonación de cargas que se queman antes, y
Entrega mejor confinamiento de los gases de alta-presión de la explosión en la
pata del tiro (donde se necesitan más) por el periodo máximo de tiempo.
Secuencia de Iniciación
En la mayoría de los casos se debería hacer cada esfuerzo para:
Entregar una buena fragmentación y una pila suelta, altamente excavable,
Minimizar el sobrequiebre y las vibraciones del suelo, y
Maximizar el tamaño de la voladura (para reducir la cantidad de ciclos de
voladura).
Estos objetivos se pueden obtener fácilmente empleando el rango de sistemas de
retardos de iniciación de Orica Mining Services. Las iniciaciones no eléctricas o
electrónicas en el tiro se adaptan fácilmente a los métodos de voladura de bancos.
La Figura 7.11a muestra una secuencia de iniciación adecuada para una voladura
en banco con tiro de rebaje usando Retardos Exel™ Connectadet™ sobre la
superficie con detonadores Exel™ abajo en en el barreno. En los confines de una
operación de banqueo de túnel, donde hay mayor riesgo de fragmentos de roca o
de cortes por roca caída en las líneas troncales de superficie, existe un requisito
que dice que todos los retardos de superficie tienen que funcionar antes que se
queme el primer tiro. Esto limita la cantidad de filas que se podrían quemar en
forma segura con Exel™ Connectadet™s. Una alternativa para voladuras de filas
múltiples sería el uso de detonadores Exel™ en el tiro con líneas troncales con
cordón detonante. En este caso la secuencia de iniciación se podría parecer a la
de la Figura 7.11b.
Figura 7.11 Diseño de inicio para técnica por banqueo
Ambos diseños emplean:
Una abundante cantidad de distintos tiempos de salida
Una pequeña cantidad de tiros que se queman a cualquier tiempo nominal,
Amplio tiempo de alivio entre tiros dependientes,
Tiros perimetrales que se queman bien después de los tiros contiguos, en frente
y a lo largo de la misma fila.
Avance por Voladura
Con este método, el avance por voladura no es crítico porque la perforación y el
apilamiento se pueden llevar a cabo simultáneamente, y las voladuras se pueden
quemar dentro de un buffer de roca quebrada.
Con los Sistemas de Iniciación Exel™ es posible quemar cientos de tiros con
retardos distintos pero hay que tener especial cuidado de evitar cortes de la red de
superficie como resultado de fragmentos de rocas, air blast o rocas que son
desplazadas desde el techo del túnel. Con debida atención los avances de más de
50 m en una voladura podrían ser posibles.
Taco
En banqueo de tiro de rebaje, el material granular de taco puede ser colocado
sobre la parte superior de cada carga. Esto hace del taco una práctica simple y
que vale la pena. Por otro lado, los tiros horizontales son difíciles, lentos y
costosos de tapar, usualmente con tapones de arcilla.
La óptima longitud del taco depende mayormente de la resistencia efectiva de la
roca, y usualmente yace entre alrededor de 0,6 y 1,5 veces la distancia del burden
(B). Las columnas más cortas que alrededor de 0,6 B usualmente causan
fragmentos de roca y/o quiebre excesivo y ruptura de la cresta recientemente
creada. Cuando la roca es fuerte y masiva, la columna de taco debería ser la más
corta que evite fragmentos de roca y sobrequiebre excesivos. En esta situación,
las longitudes de taco usualmente están en el rango 0,6 B – 1,0 B. Cuando la roca
contiene discontinuidades estrechamente espaciadas se pueden usar columnas
de taco relativamente largas sin reducir significativamente la fragmentación.
El taco seco granular es mucho más eficiente que los materiales que tienden a fluir
(por ejemplo, agua, barro, arcilla húmeda). Para diámetros de tiro entre 45 mm y
89 mm, la piedra de chancado en el rango aproximado de tamaño de 4 mm - 7 mm
hace una columna de taco muy efectiva. Cuando está comprimida por las muy
altas presiones de los gases de la explosión, la piedra de chancado angular
bloquea automáticamente y arquea, suministrando por lo tanto mayor
confinamiento que el material de cutting. Esto ayuda a mantener la presión
máxima en el tiro por un periodo de tiempo más largo.
Banqueo con Tiros Horizontales
Los tiros horizontales permiten una mejor rotura al invertido (es decir, el piso) y
control más preciso sobre el contorno final del túnel (cf. tiros de rebaje). Por
consiguiente, su uso es preferido en muchas operaciones. Cuando la corona y el
banco deben ser avanzados al mismo tiempo y el lanzamiento debe ser
controlado, podría ser una ventaja quemar los tiros de banqueo horizontal (con
retardos en milisegundos) ligeramente adelante de los tiros en la corona. La pila
de la voladura en el banco es arrojada hacia arriba para encontrar y suprimir el
movimiento horizontal de la roca quebrada desde la voladura de la corona.
Los tiros horizontales normalmente se usan cuando más de un túnel está siendo
manejado al mismo tiempo ya que es conveniente, en la mayoría de los lugares,
usar los jumbos existentes desde la corona para perforar el banco. La operación
también se podría programar, de tal forma que la perforación y el apilamiento se
lleven a cabo simultáneamente. La Figura 7.12 muestra una malla de perforación y
un diseño de iniciación para un banco perforado horizontalmente que es quemado
con retardos MS.
Figura 7.12 Diseño de inicio para banco con perforaciones horizontales con
retardos en detonadores de MS
Diámetro de un Tiro
La perforación de bancos horizontales usualmente se realiza con el jumbo que es
usado en la corona. Por esta razón, raramente es factible tener un diámetro de tiro
en el banco que sea diferente al que hay en la corona. En los pocos casos donde
el uso de distintos diámetros es apropiado, es importante darse cuenta que el
diámetro del tiro en el banco debería ser tan grande como sea factible, asumiendo
que no va a resultar en sobrequiebre excesivo y que debería corresponder a
espaciamientos y a burdens que sean compatibles con la altura y ancho del
banco.
Debido a que las voladuras de bancos horizontales tienen una extensa frente libre
que ellas pueden disparar, las cargas crean niveles de vibración del suelo que son
más bajos que aquellos esperados de una rainura de escala similar.
Semejantemente, las consecuencias de una desviación de la perforación son
menos severas desde el punto de vista de la fragmentación, de tal forma que se
pueden usar tiros más largos de mayor diámetro con ventaja (por ejemplo, 57 mm
a 76 mm de diámetro en túneles grandes).
Mallas de Voladuras
La Tabla 7.6 muestra burdens típicos y espaciamientos de pozos para un rango de
diámetros de tiros para rocas fuertes y débiles.
Tabla 7.6 Burden y Espaciamientos típicos para bancos horizontales
Tiros Quedados y Velocidades Deficientes en Avances
Ya que los disparos de voladuras en excavación de túneles normalmente
involucran una cantidad comparativamente grande de tiros estrechamente
espaciados con diferente retardos, la probabilidad de encontrar tiros quedados o
cargas explosivas con tiros quedados parciales es relativamente alta. Cada tiro es
cebado con su propio detonador y cartucho de cebo y las cargas contiguas a
menudo dependen unas de otras para desplazar roca en la secuencia correcta.
Existe el hecho adicional que disparos sucesivos son perforados en la frente
dejada por la voladura anterior, siempre cerca de los restos de tiro donde estaban
ubicados cebos anteriores.
Estos factores resaltan la importancia respecto a que se establezcan
procedimientos claramente definidos para manejar tiros quedados. Estos
procedimientos deberían ser especificados en la forma de instrucciones escritas
de trabajo para un operador de voladuras y otro personal que pudiera estar
involucrado.
Los tiros de “cortes” o tiros cortos en los que sólo parte de la carga detonó
deberían ser tratados como tiros quedados. Los explosivos no detonados podrían
deberse a absorción de humedad o a deterioro causado por almacenamiento
deficiente. La presencia de suciedad o detritus de perforación entre cartuchos
puede causar una falla parcial de una detonación en una columna de explosivos.
Hasta que no hayan sido minuciosamente examinados y verificados que están
vacíos, los restos de tiro deben ser clasificados como lugares potenciales de
explosivos no detonados.
Las distintas técnicas de excavación de túneles, distintos equipos, explosivos y
sistemas de iniciación requerirán de cursos de acción apropiados, pero algunos
principios generales son descritos a continuación.
Procedimientos en Tratamiento de Tiros quedados
Identificar la extensión del(os) tiro(s) quedado(s) y cualquier riesgo inmediato.
Notificar a la gerencia/supervisores que corresponda.
Decidir si es seguro y simple volver a quemar la carga de explosivos o
reconectar el sistema de iniciación dentro del circuito principal.
Si no es posible reconectar y volver a quemar, sacar con cuidado el taco (si
hubiera alguno) usando agua y aire comprimido mediante un tubo no metálico
para exponer parte de la carga buena, intacta de explosivos. Aire comprimido
por sí solo NO se debe usar para sacar taco o explosivos sin los efectos
refrigerantes y de amortiguación del agua. Si el ANFO ha quedado inutilizado
por el agua, se debería tener cuidado al sacar el ANFO, para evitar cualquier
tratamiento áspero del cebo y del detonador. Jets a alta presión de aire o de
agua o enlodar no se deben aplicar cerca de un cebo.
No se debe ejercer ninguna fuerza para sacar un cartucho explosivo cebado o
un detonador que está a la deriva o separado del cartucho del cebo.
Habiendo expuesto la parte de la columna con buenos explosivos, se puede
insertar y acoplar en el circuito de voladuras un nuevo cebo. Esto requiere de
encebado del collar y se incrementa el riesgo de que se corte parte de la pata,
dejando un resto de tiro que contenga el cebo original y el detonador. Es
importante llevar a cabo un cuidadoso examen de esta área después de una
voladura.
Si no es posible volver a encebar el tiro o existe razón para sospechar que toda
la columna de explosivos no va a detonar en su totalidad, se debe prestar
atención a la ubicación del tiro quedado. Es aconsejable asistir en relocalizar los
explosivos no quemados adjuntando una cinta de color brillante o un cordón a
los cables del detonador o al tubo nonel. Después de quemar, se debería
realizar una búsqueda del detonador y del cebo.
Cuando sea absolutamente necesario, se debería perforar y quemar un pozo de
alivio adicional para sacar los tiros quedados. Cuando las reglamentaciones no
especifican lo contrario, el tiro de alivio no se debería perforar más cerca a los
tiros quedados de 300 mm y deberían, en tanto sea factible, estar paralelos y
con igual profundidad que el tiro quedado.
Si después de quemar un disparo se descubre un tiro quedado, el operador de
voladuras debería, haber desconectado el cable desde el explosor, y haber
sacado el mango del explosor, reconectar los tiros quedados al cable, o a una
nueva línea troncal de cordón detonante e intentar quemarlos por medio del
procedimiento normal. Si quedara cualquier tiro quedado después de este
procedimiento, el operador de voladuras debería tratar de quemarlos en forma
individual. Cualquier tiro quedado que no explote se debería limpiar el taco y
reencebar, o tratar su recuperación mediante el uso de tiros de alivio.
En el caso de tiros quedados que se encuentren después de quemar un
disparo, el hecho que parte del disparo ha sido quemado hace probable que la
roca en la frente esté en un estado de fracturación y debilitada. Cuando el
operador de voladuras esté tratando con tiros quedados debería preocuparse
que las condiciones sean seguras contra caída de rocas, para asegurar su
propia seguridad.
Después que se han completado los procedimientos para volver a quemar, se
debe llevar a cabo una búsqueda cuidadosa de todos los explosivos no
quemados. Los explosivos dañados deben ser apropiadamente llevados,
almacenados e inmediatamente destruidos usando métodos aprobados.
Las Causas Más Comunes de Tiros Quedados Asociados con los Detonadores de
Tubo Nonel Exel™
Conexión incorrecta:
Tubo nonel no conectado en ángulos rectos al cordón detonante.
Cordón Detonante pasa demasiado cerca al tubo nonel.
Desorden general en la frente lo que resulta en conexiones confusas,
enredadas.
Detonadores omitidos del circuito.
Tubo nonel roto, dañado debido a manejo brusco.
Uso de línea troncal de cordón detonante de núcleo explosivo de cordón
detonante mayor que 5 g/m.
Causas de Tiros Quedados y de Velocidades Deficientes en Avances
Tipos de Roca y Diseño de Voladuras
Fracturas en roca, roca masivas, arcillas etc.
Condiciones de agua inusuales.
Cortes mediante movimiento del suelo.
Tiros bloqueados.
Tiros demasiado alejados; burdens grandes.
Tiros demasiado cercanos entre sí – desestabilizando cargas contiguas.
Tiros no paralelos.
Insuficiente espacio VACÍO en Corte.
Tiros demasiado cortos.
Una frente accidentada, o dispareja, al inicio significa profundidades irregulares
de perforación.
Congelamiento del CORTE.
Problemas con Explosivos
Detonador defectuoso.
Explosivos defectuosos.
ANFO pésimamente mezclada.
Explosivos antiguos.
Insensibilización Dinámica – Compresión.
Efecto Canal.
ANFO Humedecido.
Sensibilidad menor en dirección de encebado en reversa.
Prácticas de Carga
Cartuchos atascados – cebo no está en la pata.
Cavidades en columna de explosivos.
Línea de señal de detonador dañada.
Cartuchos atascados/sobre taconeados – exprimidos más allá del diámetro
crítico.
Detonador desplazado.
Desviación del detonador hacia los lados – energía desorientada.
Pila y fango alrededor del cebo.
Secuencia de Retardo Deficiente.
Explosivos de energía insuficiente (diámetro más chico).
