Curso Avances en la Tecnología de Voladura de Rocas

CONTRATISTAS SAC

CENTRO DE ACTUALIZACIÓN PROFESIONAL EN MINERÍA

AVANCES EN LA TECNOLOGÍA DE VOLADURA DE ROCAS

Ing. CIP Rómulo Mucho

16, 17 y 18 de marzo 2012

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CONTRATISTAS SACCENTRO DE ACTUALIZACIÓN PROFESIONAL EN MINERÍA

TEMARIO

1. Mecánica de Fragmentación de Rocas.

2. Tipos de Explosivos y Accesorios de Voladura.

3. Uso de bio-combustible como alternativa para un mundo más ecológico.

4. Propiedades Físicas y Químicas de los explosivos.

5. ANFO versus Emulsión

6. Modelos matemáticos para estimar parámetros de perforación y voladura.

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TEMARIO

7. Voladura de Bancos en la Práctica

Diseño de un taladro y una malla. Diseño de un taladro y una malla de perforación. Factor de carga. Consideraciones geológicas y topográficas . Diseño del secuenciado. Carguío de taladros. Problemas comunes en el rendimiento de las voladuras.

8. Problemas comunes en el rendimiento de voladura de rocas.

9. Técnicas de carguío de taladros

Carguío manual.

Carguío mecanizado.

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TEMARIO

10. Técnicas de voladura controlada y rocas volantes.

Perforación en línea (line drilling).

Recorte (presplitting).

Voladura amortiguada (buffer blasting).

Columna de aire (air deck blasting).

Parámetros que intervienen en una voladura controlada.

11. Fundamentos de la conminución.

12. Predicción de la fragmentación de un macizo rocoso

13. Determinación de halos de energía

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TEMARIO

14. Planeamiento en operaciones de perforación y voladura en proyectos de construcción.

15. Experiencias de voladura de rocas en la apertura de grandes proyectos mineros.

Lagunas Norte

Minas Conga

Toromocho

Las Bambas

16. Voladura en una mina a cielo abierto del sur del Perú.

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1. MECANISMO DE FRAGMENTACIÓN DE ROCAS

Ing. Rómulo MuchoMarzo 2012

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MECANISMO DE FRAGMENTACIÓN DE ROCAS

• Son procesos físicos y se inicia al detonar una carga explosiva contenida dentro de

un taladro circular, la presión súbita (100,000 atm) que se originan es aplicada a la

roca que le rodea.

• La roca en esta región es comprimida y triturada y la velocidad de reacción del

explosivo varía desde 2,500 a 7,500 m/s.

• La presión se convierte en una onda de esfuerzo compresivo que se reparte en la

masa rocosa como una onda elástica con velocidades de 3,000 a 5,000 m/s.

• Cualquier cambio en su densidad o aparición de una discontinuidad, dará origen a

que una parte de esa energía sea reflejada o refractada como una onda de tensión.

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• Para entender mejor, recordaremos algunas teorías de la voladura.

TEORÍA DE ONDA DE CHOQUE DE HINO

• En el proceso de la detonación, se generan dos ondas.

− Onda de compresión o inconvertible que produce la rotura con el área periférica al taladro.

− Onda de tensión o convertible, la anterior onda se refleja en una cara libre y produce la rotura venciendo la resistencia a la tensión de la roca.

• En el proceso de reflexión de la onda, se suceden fenómenos como:

− Fragmentación.− Velocidad y distancia de lanzamiento de los fragmentos.− Experimento de cráter.

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En la formación del cráter, debido al trabajo del explosivo se evalúa los resultados en tres tipos de escala:

Escala de energía.

Escala de peso.

Escala de volumen.

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TEORÍA DEL CRÁTER DE LIVINGSTON

Esta teoría ha tenido una amplia aceptación, desarrolla la ecuación del proceso de rompimiento y expresa los factores del disparo en términos de:

Energía. Masa. Tiempo.

La energía transferida a la roca es disipada en varias formas.

Parte es consumida en vibración y ondas que viajan a lo largo de la superficie o hacia el interior de la corteza.

Parte es consumida para elevar la temperatura del material que rodea a la carga explosiva. Parte es utilizada para deformar el material sin perdida de cohesión. Parte es utiliza da para fracturar y mover el material. Parte es consumida dentro del material y aprovechada para reducir el tamaño de las

partícula.10



TEORÍA DE LA FRAGMENTACIÓN SEGÚN PERSSON

Para calcular la energía requerida para fragmentación de la roca, se parte desde

el punto de vista de la mecánica de la fractura, usando valores experimentales de

la resistencia y propiedades de la mecánica de fractura del material rocoso.

La división de la energía de fractura para originar una fractura, la energía tendrá

que ser expandida para crear esfuerzos de tensión o compresión dentro de un

volumen de roca.

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• Como las grietas se propagan, la energía de fractura será expandida localmente en la región en forma proporcional.

Existen tres tipos de energía:

Energía del sistema de carga. Energía del esfuerzo de volumen de roca. Energía del área de rotura.

TEORÍA DE RUPTURA POR FLEXIÓN SEGÚN ASH Y KONYA

• El fracturamiento de la roca por falla de flexión ocurre en todos los taladros en que se utiliza explosivos confinados dentro de un taladro.

• El trabajo de voladura es un proceso tridimensional, en el cual las presiones generadas por los explosivos confinados dentro de un taladro originan una zona de concentración de energía, causando la fragmentación y desplazamiento de la roca.

• Cuando el explosivo reacciona durante la voladura, se originan dos presiones claramente diferenciales:

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• Una producida por la detonación, y la segunda producida por la alta temperatura de los gases generados

• Durante la voladura, la rotura y flexión es influenciada por las propiedades de rigidez de la roca contendida en el burden del disparo. El efecto de la rigidez es controlado por la geometría del disparo, del modulo de elasticidad, restricciones a su movimiento, forma de su sección vertical, longitud respectiva, altura y ancho.

• Los resultados de las investigaciones han demostrado que la ruptura flexional es un factor principal y esencial que constituye al proceso de fracturamiento en la voladura de roca.

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Resumiendo las teorías anteriores los siguientes pasos de rotura han sido identificados y que son más aceptables a nuestro juicio.

Trituración de la zona mas próxima al taladro o carga explosiva en un radio de 2-10 veces el área del taladro.

Fracturamiento por movimiento radial relativo en la zona circundante al taladro que es causado por la onda de tensión reflejada que supera a la resistencia dinámica de la roca en un tiempo muy pequeño (2 ms).

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CONCLUSIONES DE LAS TEORÍAS


Fracturación por liberación de energía, debido a la caída rápida de la presión en el taladro, por el escape de los gases a través del taco y de las fracturas radiales.

Rotura por flexión o astillamiento debido a la rigidez de la roca.

Apertura de la grietas por el escape de los gases, bien sea por el taco o por el frente.

Rotura por cizallamiento, es decir por la deformación de grietas, debido a la aplicación de energías, tanto por comprensión y tensión.

Rotura por colisión de material proyectado que ha sido observado mediante cámaras de alta velocidad, esto depende generalmente de la secuencia del encendido de las cargas explosivas.

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CONCLUSIONES DE LAS TEORÍAS


1. TALADRO DE CRÁTER

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MECÁNICA DE ROTURA DE UN TALADRO SIN CARA LIBRE (CRÁTER)


ONDAS DE COMPRESIÓN QUE SE DISIPAN COMO ONDAS SÍSMICAS

ONDAS DE COMPRESIÓN

ONDAS DE TENSIÓN, SÓLO EN LA CARA LIBRE

SUPERFICIAL

MECÁNICA DE ROTURA DE UN TALADRO SIN CARA LIBRE (CRÁTER)

2. DETONACIÓN

ONDAS DE COMPRESIÓN QUE SE DISIPAN COMO ONDAS SÍSMICAS

ONDAS DE COMPRESIÓN

ONDAS DE TENSIÓN, SÓLO EN LA CARA LIBRE

SUPERFICIAL

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MODELO FÍSICO DE UNA REACCIÓN DE DETONACIÓN DE UN EXPLOSIVO EN UN MACIZO ROCOSO


2. TIPOS DE EXPLOSIVOS Y ACCESORIOS DE VOLADURA


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CONTRATISTAS SACCENTRO DE ACTUALIZACIÓN PROFESIONAL EN MINERÍA 20

MATERIALES

EXPLOSIVOS

ALTOS EXPLOSIVOS

MATERIALES PIROTÉCNICOS

PROPELANTES

CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS EXPLOSIVOS


PRIMARIOS SECUNDARIOS TERCIARIOS

Azida de plomo

Fulminato de Mercurio

Azida de plata

Estifnato de plomo

Diamino-Dinitrofenol

Nitroglicerina

Nitroglicol

Nitrometano

RDX

HNX

TNT

TATB

Dinamitas

Anfo

Hidrogeles (Slurries)

Emulsiones

Pentolita

Ciclotol

Composición-b

SIMPLES(MOLECULARES)

Mono Nitrotolueno

Nitrato de Amonio

Perclorato de amonio

COMPUESTOS

Primarios (iniciadores): se emplean para la fabricación de detonadores.Secundarios (rompedores): se emplean para la rotura de rocas en voladura.

Terciarios: se emplean para la fabricación de explosivos rompedores.

ALTOS EXPLOSIVOS


PROPELANTES

LÍQUIDOSSÓLIDOS

DE BASESIMPLE

COMPUESTOS

NITRO-CELULOSA

NITRO-CELULOSA (NC)

NITRO-GLICERINA (NG)

NC-NG-RDX

NC-NG-RDX-AL-APTMTN-HMX-AL-APRDX-HTPB-AL-APRDX-CBAN-AL-AP

AL-HTPB-AP

DE BASEDOBLE

DE BASETRIPLE

MONOPROPELANTES

COMPUESTOS

NITROMETANOHIDRAZINA

HAN

HAN-DEN-HZOLH2-LOXLOX-FO

Pólvoras compuestas que se emplean como combustibles y propulsores en cohetería y artillería.

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POR SU RÉGIMEN DE VELOCIDAD

POR SU SENSIBILIDADA LA INICIACION

POR SU APLICACIÓNPRIMORDIAL

Deflagrantes o Empujadores

Detonantes o trituradores

Altos explosivos Sensibles al detonador No 8

Agentes de voladura No sensibles al detonador No 8

(Requieren un cebo o primer de Mayor potencia)

De uso militar

De uso industrial:En minería, construcción

Y trabajos especiales

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CLASIFICACIÓN PRÁCTICA DE LOS EXPLOSIVOS


Para algunos explosivos, el diámetro de carga, grado de confinamiento y tipo de iniciación tienen influencia directa sobre los parámetros del explosivo.

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TIPOS DE EXPLOSIVOS

En términos generales se clasifican en químicos, especiales y nucleares.

QUÍMICA Y FÍSICA DE LOS EXPLOSIVOS

Como se sabe el explosivo es una mezcla química de varios componentes que tienen una descomposición rápida cuando es iniciado por una energía en forma de calor, impacto, fricción o choque.

Esta descomposición produce gases y gran cantidad de calor originando altas presiones dentro del taladro los que hacen el trabajo de fragmentación.

Los principales ingredientes que reaccionan en un explosivo son combustibles y oxidantes, estos ingredientes están compuestos por oxigeno, nitrógeno, hidrogeno, carbono y también se añaden elementos metálicos como aluminio en algunos casos.

CLASIFICACIÓN PRÁCTICA DE LOS EXPLOSIVOS


EXPLOSIVOS COMERCIALES


• Están compuestas por tres elementos principales: la nitroglicerina, como

sensibilizante, proveedor de oxígeno como nitrato de amonio y combustibles como pulpa de madera, aserrín, etc.

• Se pueden clasificar en gelatinosa, semigelatinosa y pulverulentas.

Sus ventajas son: Sensible al detonador o fulminante común. Bajo diámetro critico. Potencia elevada. Densidad alta. Buena resistencia al agua. Poder rompedor elevado (brisance). Buenos humos de voladura.Sus desventajas son: Sensibilidad elevada a los estímulos subsónicos y térmicos. Efecto fisiológico de vaso/dilatación. Difícil mecanización del carguío.

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DINAMÍTAS


SLURRIES O HIDROGELES

Fue desarrollado en la época de los 60s por el Dr. Melvin Cook y esta compuesto por nitrato de amonio, agua, agentes gelatinizantes y muchas veces aluminio. La solución acuosa de nitratos, a los que se añaden agentes espesantes y gelatinizantes con el fin de establecer su reología, evitando una separación de sus componentes adquiriendo una consistencia viscosa mas o menos fluida.Su desarrollo se clasifica en tres generaciones que son:

PRIMERA GENERACIÓNSon sensibilizados por sustancias intrínsecamente explosivas como: TNT y PETN.Sus características son:

Alta densidad 1.4 – 1.5 g/cm3. Elevada resistencia al agua. Elevada fluidez a granel. Alta insensibilidad, siendo necesario un poderoso iniciador.

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SLURRIES O HIDROGELES

SEGUNDA GENERACIÓNSon los que están sensibilizados por aluminio grado pintura, que ha incrementado su poder rompedor con el único inconveniente el alto costo.TERCERA GENERACIÓNEn los casos anteriores, no se ha podido utilizar en minería subterránea, por lo que surge lo que llamaríamos tercera generación que son sensibilizados por una sal orgánica llamado, nitrato de monometilamina, NMAN, con el cual se adapta para taladros de pequeño diámetro, aplicables a la minería subterránea y voladura de pre-corte, son sensibles al detonador común.

DESVENTAJAS Costo de sensibilizadores químicos. Problemas a bajas temperaturas. No puede ser mezclado fácilmente.


AN/FO

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Es un agente de voladura, denominado también explosivo de seguridad por ser insensible al detonador común y es el explosivo más popular en el mundo con un 50% - 60% de consumo a nivel mundial desde 1956, gracias a Robert Akre, quien desarrolló su aplicación industrial.

Sus ventajas son: Bajo costo. Gran fluidez, consistencia granular, fácil manipulación. Elevada seguridad intrínseca, insensible al choque o fricción.

Sus desventajas son: Propiedades explosivas limitadas. Baja densidad. Baja aptitud a la propagación de la detonación. Nula resistencia al agua. Posibilidad de formación de gases tóxicos.

AN/FO

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• AN-Prill grado agricultura

Alta densidad: 0.95 g/cm3 a 1.10 g/cm3

Baja absorción de petróleo: 2% o menos Puede contener grumos

• AN-Prill grado industrial

Baja densidad: 0.70 g/cm3 a 0.90 g/cm3 Alta absorción del petróleo : 6% mínimo Bajo contenido de cobertura: 1% máximo

NITRATO DE AMONIO

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VELOCIDAD DE DETONACION DEL AN/FO

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VARIACION DE LA VELOCIDAD DE DETONACION CON EL DIAMETRO DE LOS TALADROS DEL AN/FO

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SENSIBILIDAD DEL ANFO A LA INICIACION

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VARIACION DE SENSIBILIDAD A LA INICIACION CON EL CONFINAMIENTO

Un factor contribuyente para el desempeño pobre con pérdida prematura de confinamiento del taladro también puede ser la disminución en la sensibilidad a la iniciación tan evidenciada por la gráfica mostrada aquí.

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ENERGIA TEORICA O CALOR DE EXPLOSION SEGUN EL CONTENIDO DE PETRÓLEO

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AN/FO

• Cantidad de FO afecta

Energía

Velocidad

Sensibilidad

Producción de humos

• Densidad en el taladro

Carguío mecanizado 0.82 a 0.92 g/cm3

Carguío neumático 0.90-1.00 g/cm3

La sensibilidad baja rápidamente después de 1.2 g/cm3

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EMULSIONES

• Es el de más reciente desarrollo, que ha ganado mucha aceptación en el mercado, más fluidos que los hidrogeles y sensibilizados por burbujas de aire, vidrio, resina, etc. Se define como una dispersión estable de dos fases liquidas inmiscibles entre si, en la cuales una fase interna o fase dispersada es distribuida en otro exterior o continua, formando finas gotas, es decir tiene dos fases una acuosa y otra aceitosa.

• Se puede añadir también aluminio para aumentar su energía termoquímica.• En las emulsiones, existe una mayor proximidad molecular entre una unidad

oxidante y otra unidad combustible, aumentando el grado y eficiencia de las reacciones.

• La formulación de emulsiones requiere el empleo de emulsificadores y en ellas la agitación juega un papel importante ya que es responsable del tamaño de gotas dispersas en la fase continua por lo tanto la estabilidad de la emulsión en el tiempo y su viscosidad, el nivel de agua, se reduce debido al uso de soluciones super saturadas de sales que llegan a cristalizarse.

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EMULSIONES

• La presencia de gotas o burbujas juegan un papel importante para determinar la sensibilidad y velocidad de detonación, generalmente en una emulsión básica el 2% del peso es gas.

• Su estructura generalmente se compone de 10 volúmenes de solución de nitratos por 1 volumen de solución o aceites a una temperatura de 70 – 80°.

Sus características son:

Excelente resistencia al agua Muy elevada seguridad intrínseca Gran poder rompedor.

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Excelente resistencia al agua Bombeables a bajas temperaturas Buena duración en el taladro Se puede añadir prills de AN o aluminio para

incrementar la energía Se puede fabricar continuamente

EMULSIONES

VENTAJAS

Excelente fluidez, permite mecanización de carguío. Potencia explosiva variable de media a alta. Densidad variable de 1.05 – 1.45 g/cm3. Excelentes humos de voladura. Sin efectos fisiológicos.

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EMULSIONES

• Micro esferas (vidrio o burbujas de plástico) agregadas a la emulsión

incrementan la sensibilidad

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RESUMEN DE COMPONENTES PRINCIPALES DE LOS EXPLOSIVOS

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CARACTERÍSTICAS DEL TAMAÑO DE PARTÍCULAS OXIDANTES

EXPLOSIVO OXIDANTE COMBUSTIBLE SENSIBILIZANTE

Sólido Sólido Liquido

Nit. Amonio Sodio Pulpa de madera Absorv. Nitroglicerina

Sólido Líquido

Nit. Amonio Pet. Diesel 2.

Sólido/ Liquido Sólido / Liquido Sólido/Liquido

Nit. Amonio Gomas Al, TNT, NMAN

Liquido Liquido Burbujas

Nitratados Aceites, petróleo Parafinas. Aire, vidrio

SLURRIES

DINAMITA

ANFO

EMULSIONES

EXPLOSIVOS TAMAÑO FORMA VOD Km/s

ANFO 2.0 mm Sólido 3.2DINAMITAS 0.2 mm Sólido 4SLURRIES 0.2 mm Sólido / Liquido 3.0 - 4.0

EMULSIONES 0.001 mm Líquido 4.0 - 5.0


I. INTRODUCCIÓN

• Los ANFOS se caracterizan por su relativa baja potencia volumétrica y su

prácticamente nula resistencia al agua. Una forma de disminuir dichos efectos es

mediante el agregado de emulsión al ANFO. Estas mezclas de ANFO y emulsión

se suelen llamar ANFOS PESADOS.

• De estar todos los espacios entre partículas de ANFO ocupados por la emulsión, el

producto no tendrá los suficientes centros de reacción y la mezcla no será sensible

a la iniciación, a menos que la emulsión haya sido previamente sensibilizada.

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MEZCLAS DE ANFO / EMULSIÓN (ANFOS PESADOS)


• Sensibilizada, es el asegurarse que existan los suficientes centros de reacción

para que la mezcla retenga la sensibilidad a la iniciación y propague a los largo de

la columna de explosivo.

• ANFOS con un 50 % de emulsión en peso o más, tienen una buena resistencia al

agua siempre y cuando la integridad del explosivo sea mantenida y no se altere

por acción de agua lavando la emulsión y eliminando la acción protectora. Para

que la mezcla de ANFO pesado sea bombeable, su contenido de emulsión debe

ser > 50% (70% preferible). Ello es mas que suficiente para llenar los espacios

intragranulares del ANFO (~35%), debiéndose sensibilizar la emulsión para

asegurar una iniciación apropiada.

• ANFOS pesados con 50% emulsión o menos no pueden ser bombeados.


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II. COMPOSICIÓN DE LAS MEZCLAS DE ANFO PESADO

• La emulsión puede consistir en una solución acuosa de nitrato de amonio, diesel oil y agente emulsificador. El nitrato de amonio puede ser parcialmente reemplazado por nitrato de calcio hasta un 50% del peso, lo que permitirá operar a menores temperaturas durante la etapa de elaboración. La reacción estequiométrica esta dada por:

• Otra ventaja del uso de nitrato de calcio como sustituto parcial del amonio es que el mismo requerirá mayor cantidad de combustible para estar balanceado en oxigeno. Ello resultara en un producto con mayor resistencia al agua. En ciertas ocasiones y con el mismo objetivo, se utilizan nitratos de sodio.


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𝟑𝑪𝒂(𝑵𝑶𝟑)𝟐+𝟓𝑪𝑯 𝟐→𝟑𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑+𝟐𝑪𝑶𝟐+𝟑𝑵𝟐+𝟓𝑯𝟐𝑶


II. COMPOSICIÓN DE LAS MEZCLAS DE ANFO PESADO.

• La tabla muestra una típica composición de una emulsión basada en nitrato de calcio, mientras que la otra tabla indica la composición de varios ANFOS PESADOS con una resistencia al agua (i.e. > 50% emulsión).


Composition típica de una emulsión con nitrato de calcio:

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INGREDIENTES % EN PESO

Nitrato de Amonio 38.40

Nitrato de Calcio 35.80

Agua 13.00

Fuel Oil 10.80

Agente emulsificados 2.00


II. COMPOSICIÓN DE LAS MEZCLAS DEL ANFO PESADO.


Composición típica de ANFOS PESADOS (con resistencia al agua) con distintos contenidos de aluminio.

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INGREDIENTES % EN PESO % EN PESO % EN PESO % EN PESONitrato de Amonio 59.10 61.10 64.10 66.10Nitrato de Calcio 19.70 19.70 19.70 19.70Agua 7.20 7.20 7.20 7.20Fuel Oil 5.90 5.90 5.90 5.9 IAgente emulsiflcador 1.10 1.10 1.10 1.10Aluminio 7.00 5.00 2.00 0.00


II. COMPOSICIÓN DE LAS MEZCLAS DE ANFO PESADO.• La tabla Indica los resultados de experimentos de VOD en ANFOS PESADOS

con y sin micro esferas.


Resultados de ensayos confinados de VOD en ANFOS PESADOS con y sin microesferas

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% EN PESO

EMULSION/ANFO

DENSIDAD

(g/cc)

VOD EXP.

(m/s)

VOD TEOR.

(m/s)

0/100 0.83 5000 510020/80 1.01 4630 547030/70 1.10 4330 570040/60 1.23 4400 630050/50 1.30 4300 6460

Con 1,6% M.E.20/80 1 5730 537030/70 1.1 5640 570040/60 1.2 6340 622045/55 1.2 5700 628050/50 1.25 5670 6340


II. COMPOSICIÓN DE LAS MEZCLAS DE ANFO PESADO

• Para el caso del producto sin sensibilizar (sin microesferas), se observa una VOD notoriamente menor que la teórica. Estos resultados indican claramente la importancia de incorporar agentes sensibilizadores en ANFOS PESADOS contendiendo más de un 20% de emulsión en una mezcla.

III. PERFORMANCE DE ANFOS PESADOS

• La potencia volumétrica relativa de los ANFOS pesados es alta debido a su mayor densidad. De requerirse, dicha potencia puede ser aumentada mediante el agregado de aluminio a la mezcla.

• La siguiente tabla muestra los cálculos teóricos, computados mediante el código TIGER, de varias mezclas de ANFO pesado. La potencia volumétrica relativa (RBS) esta referida al ANFO a una densidad de 0.83 g/cm3.


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Propiedades teóricas (TIGER) de varios ANFOS PESADOS con resistencia al agua.

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INGREDIENTES % EN PESO % EN PESO % EN PESO % EN PESOEmulsión 55.00 55.00 55.00 55.00Nitrato de Calcio 38.00 40.00 43.00 45.00Aluminio i 7 5.00 2.00 0.00Densidad (g/cc) 1.40 1.40 1.40 1.40VOD (m/s) 6920.00 6907.00 6880.00 6860.00Potencia (RBS) 1.65 1.57 1.45 1.37




En forma similar la siguiente tabla resume las propiedades teóricas de varias mezclas de ANFO pesado formulado para su uso en condiciones secas, es decir sin resistencia al agua (contenido de emulsión <30%).

Propiedades teóricas (TIGER) de varios ANFOS PESADOS sin resistencia al agua

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INGREDIENTES % EN PESO % EN PESO % EN PESO % EN PESO

Emulsión 15.00 20.00 25.00 30.00

Nitrato de Amonio 85.00 80.00 75.00 70.00

Densidad (g/cc) 0.98 1.03 1.09 1.16

VOD (m/s) 5300.00 5440.00 5620.00 5860.00

Potencia (RBS) 1.11 1.14 1.20 1.24



La siguiente tabla resume las potencias relativas por unidad de peso (RWS)

y de volumen (RBS) para varias mezclas de ANFOS y ANFOS PESADOS

con aluminio. Las mismas son relativas a un ANFO a una densidad de 0.83

g/cm3.

De la tabla previa se observa que la adición de aluminio o emulsión a un

ANFO aumentara considerablemente su potencia volumétrica relativa. La

selección final del explosivo dependerá de los costos asociados con el uso

de cada uno de ellos.





Potencias relativas (RWS y RBS) de ANFOS aluminizados y ANFOS PESADOS

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INGREDIENTES % EN PESO RWS RBSANFO 0.83 1.00 1.00+ 5% Al 0.87 1.13 1.18+ 7% Al 0.88 1.18 1.25+ 10% Al 0.91 1.24 1.36+15% Al 0.94 1.35 1.53Anfo + 20% Emulsión 0.98 0.96 1.13Anfo + 30% Emulsión 1.10 0.92 1.22Anfo + 40% Emulsión 1.20 0.91 1.32Anfo + 50% Emulsión 1.28 0.89 1.37


CARGADOR TIPO GUSANO

SALPICADURAS POR EL IMPACTO

NIVEL DE AGUA

LAVA A LA SOLUCIÓN

BOLSONES DE AGUA, AÚN EN SEPARACIÓN DE COLUMNA

METODO DE CARGUÍO DEL HEAVY AN/FO (MESABI)

MANGUERA DE CARGUÍO

EMULSIÓN

AGUA NO ATRAPADA

METODO DE CARGUÍO DE EMULSIÓN (VIKING)

METODOS DE CARGUÍO DE HEAVY AN/FO

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ACCESORIOS DE VOLADURA

Son todos los otros elementos que son necesarios para efectuar una voladura, que sin

ellos, no podría ser posible todo lo que se ha explicado anteriormente, es decir, inician,

propagan o retardan la acción de las cargas explosivas.

INICIADORES O BOOSTERS

Llamados también primas, que son explosivos de alta energía y gran seguridad compuesto

principalmente de TNT y PETN que se utilizan para iniciar la reacción de detonación de la

carga explosiva, tiene características como: resistencia al agua, densidad 1.4 g/cm3, la

velocidad de detonación de 6500 m/s, sensibilidad al cordón detonante y fulminante común,

presión de detonación de 140 Kb.

BOOSTER ALUMINIZADO

Del tipo slurry que inicia eficientemente una columna explosiva, densidad 1.23 g/cm3,

velocidad de detonación de: 5500 m/s, presión de detonación 95 Kb, y sensible al cordón

detonante de 3 g/m.57



CORDÓN DETONANTEContiene un medio explosivo de alto poder PETN cubierto generalmente de papel serpentina, trenzado con hilos de algodón y por polipropileno cubierto por PVC para obtener impermeabilidad, resistencia a la tensión, fácil manejo y seguridad.Se usa para iniciar el Booster dentro del taladro y conectar los taladros en la superficie.Existen diferentes cordones detonantes de acuerdo a su carga explosiva por unidad de longitud, que va desde 3 a 10 g/m. Los de mayor gramaje tienen aplicaciones especiales.RETARDOS DE CORDÓNSirven pare retardar la iniciación entre taladros o filas de taladros generalmente se usa de 9, 17, 25, 50, 75, 100 milisegundos (ms)FULMINANTE ELÉCTRICOSimilar al fulminante común, la carga explosiva es iniciada por una chispa generada por el contacto entre polos de una corriente eléctrica, igualmente se fabrica de ½ y de milisegundo MS.

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FULMINANTE NONELAparte de iniciar la columna explosiva, también se usa como retardo de superficie y de profundidad con varios intervalos de retardo.

FULMINANTE ELECTRÓNICODe alto desarrollo tecnológico y una aplicación muy precisa que ayuda a mejorar la fragmentación, con excelentes resultados con la única desventaja por ahora del costo.

MECHA DE SEGURIDADQue tiene núcleo de pólvora negra que solamente deflagra con una velocidad promedio de 1.47 s/m.

FULMINANTE COMÚN Que tiene un núcleo de PETN y fulminato de mercurio como un accesorio

importante para iniciar una voladura.

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DETONADOR ELECTRÓNICO

1. Circuito integrado2. Cable bifilar (*)3. Tapón engarzado4. Condensador Programación5. ASIC6. Condensador de disparo7. Fusehead8. Carga primaria9. Carga de PETN


ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE DETONADORES ELECTRONICOS

Retardo Programable y reprogramable de 1 a 4.000 ms, por pasos de 1 ms

Precisión 1/10 ms inferior a 1 ms para el mayor retardo.

Fuerza Superior a #8 (800mg PETN)

Temperatura Almacenamiento: -40/+60°C ; -40/140°F

Cables

detonador

DAVEYTRONIC II: tipo duplex M50 2x0,3 mm Acero, recubrimiento HDPE anaranjado o

DAVEYTRONIC I: Tipo duplex M42 2x0,7 mm Cu, recubrimiento HDPE anaranjado

Cápsula Aluminio, dimensiones estándar

Longitud 87 mm / 3.42’’ ; diámetro 7.5 mm / 0.3’’

Uso Recomendado dentro del plazo de 5 años a partir de la fecha de fabricación


DETONADORES ELECTRÓNICOS

Aqui mostramos la superposición de tiempos de detonación al usar detonadores pirotécnicos en comparación con los detonadores electrónicos. Puesto que los electrónicos garantizan una dispersión minima y una un error minimo por debajo de 0.005 % y se puede programar hasta 20,000 ms. En tal sentido el uso de detonadores electrónicos garantizará que la carga operante (kg/retardo) sea equivalente a la carga de un taladro.

Representación de la dispersión en un detonador No eléctrico (a) y otro electrónico (b).


Solape de tiempos en el caso de det. pirotécnicos (a) y det. electrónicos (b).


TERMINOLOGÍAS Y ESTRUCTURA TÍPICA DE UN SISTEMA DE INICIACIÓN ELECTRÓNICA


TOPOLOGIAS COMUNES DE SISTEMAS DE INICIACIÓN ELECTRONICA

CONTRATISTAS SAC

3. USO DE BIO-COMBUSTIBLE COMO ALTERNATIVA PARA UN MUNDO MÁS ECOLÓGICO



56


USO DE BIODIESEL

El Biodiesel es un combustible echo por el hombre de las plantas de producción de aceite.

Hay mas de 300 especies de aceite que se producen en diversas plantas y 10 de ellas son usadas para generar biodiesel, para automóviles ya desde hace muchos años, tanto en Europa, USA, Japón y otros países.

La química detrás de biodiesel es muy simple. Está basado en una molécula de aceite vegetal llamado triglicérido. Un triglicérido visto en el microscopio luce como un pulpo con tres brazos. Un triglicérido esta compuesto de una molécula de glicerina y tres de esteres. Un ester es una cadena de hidrocarbonos.

57


QUIMICA DEL BIODIESEL

Durante el proceso de llamado transesterificación, un aceite vegetal es combinado con un alcohol y un catalizador es introducido. El proceso de transesterificación rompe las cadenas de hidrocarbono de las moléculas de la glicerina.

Las cadenas de hidrocarbono luego de juntan entre si (etanol o metanol). El resultado son dos productos separados de glicerina y biodiesel.

58


PROCESO

El primer paso es la fabricación, y el factor primario es determinar la factibilidad de

usar Bio-ANFO en un proyecto de voladura, además de determinar la

disponibilidad y costo de aceite.

Para prueba se produjo una cantidad de 7 galones (26.51litros) para un proyecto

determinado. Los costos de ingredientes, materiales y el proceso ascienden

aproximadamente a $1.25/gal ($0.33/litro)

El segundo paso es adquirir los ingredientes y equipos necesarios para medir,

mezclar y almacenar el combustible final.

59


BIO-ANFO

La prueba se realizó mezclando a mano en un contenedor adecuado.

En base a las pruebas realizadas de la aplicación de combustible biodiesel en

motores de automóviles se asume que podría perder hasta el 15% de energía en

comparación con el petróleo. Por esta razón, se usó una mezcla de 6% superando

el típico 5.4% en mezclas de ANFO.

60


PRUEBA EN VOLADURA

Se hizo 3 pruebas separadas usando Bio-ANFO para el proyecto en específico. Se

cargo 50% del taladro con Bio-Anfo y el 50% con ANFO estándar. Considerando las

diferencias de efectividad en motores de vehículos, se espera notable diferencia en la

voladura como en la fragmentación.

La primera prueba se realizó en un segmento de 21m de roca caliza, con altura de

banco 3m, diámetro de perforación de 76mm y usando una fila simple cargando 37 kg

de cada ANFO mezclado por prueba. Se utilizó detonadores no electrónicos con 25 ms

de retardo entre cada taladro.

Después de la detonación se encontró que no habían diferencias en la voladura.

La segunda prueba se realiza en una cantera de caliza con una profundidad promedio

de 7.6m, diámetro = 76mm, 12 taladros separados cada 2.7m, con una carga de 112kg

por cada mezcla de ANFO. Se inicio la voladura desde el centro, usando retardos de

17ms para los dos primeros taladros y 25ms para el restante. 61


PRUEBA EN VOLADURA De igual forma en la segunda prueba se encontró buenos resultados. La carga se

desplazó aproximadamente 13.7m de la cara libre y la fragmentación tiene

tamaños similares.

Con respecto a los resultados de la medición de velocidad de detonación estos

muestran que bio-ANFO tiene un ratio de 3,758.6m/s y el ANFO estándar

3799.6m/s. Esto significa que el bio-ANFO voló al 98.9% de la velocidad de

ANFO estándar.

62


PRUEBA EN VOLADURA

Aunque las pruebas se realizaron a pequeña escala, se cree que los resultados indicados por el bio-ANFO producen adecuada energía y una buena velocidad de detonación, comparado con el ANFO mezclado con petróleo. Además de demostrar la simplicidad del proceso de fabricación y el valor monetario del reciclaje.

Aunque el costo por galón del biodiesel puede varían considerablemente, dependiendo de la fuente del aceite y los costos de proceso, es razonable asumir que un apropiado proceso en el lugar correcto puede bajar el precio del combustible de aceite al 50%.

Creemos pruebas adicionales deben implicar disparar una variedad de tipos de rocas y formaciones, una variedad de diámetros de perforación y profundidades variables, así como el ensayo de humos y emisiones para posibles aplicaciones subterráneas seguras.

63

CONTRATISTAS SAC

4. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS EXPLOSIVOS




PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS EXPLOSIVOS

75

PARÁMETROS DEL EXPLOSIVO

Los parámetros mas importantes que influyen en la fragmentación de rocas son;

densidad, velocidad de detonación, volumen de gases, presión de detonación, energía

disponible, entre otros.

PARÁMETROS DE LA CARGA

Los parámetros de la carga, se refieren a la geometría de la voladura, diámetro del

taladro, longitud de carga, atacado, desacoplamiento, tipo de iniciación, punto de

iniciación, juegan también un papel importante en el proceso de fragmentación,

eclipsando a veces a los parámetros del explosivo.


Para algunos explosivos, el diámetro de carga, grado de confinamiento y tipo de iniciación tienen influencia directa sobre los parámetros del explosivo.

TIPOS DE EXPLOSIVOS

En términos generales se clasifican en químicos, especiales y nucleares.

QUÍMICA Y FÍSICA DE LOS EXPLOSIVOSComo se sabe el explosivo es una mezcla química de varios componentes que tienen una descomposición rápida cuando es iniciado por una energía en forma de calor, impacto, fricción o choque. Esta descomposición produce gases y gran cantidad de calor originando altas presiones dentro del taladro los que hacen el trabajo de fragmentación.Los principales ingredientes que reaccionan en un explosivo son combustibles y oxidantes, estos ingredientes están compuestos por oxigeno, nitrógeno, hidrogeno, carbono y también se añaden elementos metálicos como aluminio en algunos casos.

76

PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS EXPLOSIVOS


PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS

VELOCIDAD DE DETONACIÓN

DENSIDAD

PRESIÓN DE DETONACIÓN

SENSIBILIDAD

HUMOS

POTENCIA/ENERGÍA

RESISTENCIA AL AGUA

TIEMPO DE ALMACENAMIENTO

77


PROCESOS DE DETONACIÓN DE UNA CARGA EXPLOSIVA

78


VELOCIDAD DE DETONACIÓN (VOD)

Es la velocidad es la onda de detonación que viaja a través de una columna de un explosivo en (m/s) o (pies/s).

79


TIPO DE EXPLOSIVO

– Rango de VOD es de 1600 m/s en explosivos permisibles y hasta los 7200 m/s

en los boosters HDP.

DIÁMETRO DE CARGA EXPLOSIVA

– En general, cuanto mas grande es el diámetro, mas alta es la VOD.

– Diámetro crítico, el mínimo diámetro en el que ocurre el proceso de detonación.

GRADO DE CONFINAMIENTO

– En general, cuanto mas alto es el grado de confinamiento, mas alto es la VOD.

EFECTO DE CEBADO

– Cebado inadecuado puede causar reacción lenta hasta alcanzar la VOD final o

baja reacción (deflagración) <0,5 x presión de detonación80

VELOCIDAD DE DETONACIÓN (VOD)


EFECTO DEL DIAMETRO DE CARGA SOBRE LA VELOCIDAD DE DETONACIÓN

81


DENSIDAD

Peso por unidad de volumen, expresado en (g/cm3) que generalmente varia

de 0.7 (ANFO) a 1.6 en booster HDP

Relacionado a la sensibilidad, VOD y diámetro crítico de carga.

Densidad crítica es cuando el explosivo no detona, la mayoría de

componentes del explosivo tienen una máxima densidad sobre el que no

detonará.

82


Es un indiciador de la habilidad de un explosivo para fragmentar la roca. La misma esta dada por la presión inmediatamente por detrás del frente de detonación, en el llamado plano de Chapman-Jouget (C-J).

Se determina mediante los llamados ensayos de acuarios y en ciertas ocasiones mediante sensores de presión, ambos son de difícil implementación, razón por la cual se acostumbra aproximar su valor mediante la siguiente formula:

Donde:

Pd = presión de detonación (Kb)ρ = densidad inicial del explosivo (g/cm3)VOD= velocidad de detonación (m/s)


52

104

VOD

Pd

83


Ejemplo; supongamos un típico ANFO de densidad 0.85 g/cm3 y velocidad 5,500 m/s. La presión de detonación será:

Como se puede deducir de la fórmula anterior, los factores que influencian la VOD de un explosivo tendrán una mayor influencia en su presión de detonación debido a que la misma es una función cuadrática de la velocidad.

Cabe aclarar que la presión de detonación, no es la misma que la presión ejercida por los gases producto de la reacción, comúnmente llamada presión de explosión.


KbPd 64104

550085.0 52

84


PRESIÓN DE EXPLOSIÓN

Se refiere a la presión ejercida contra las paredes del taladro como consecuencia de la acción expansiva de los gases producto de la detonación del explosivo.

Al igual que la presión de detonación, su valor depende de la densidad y la VOD del explosivo. Es costumbre aproximar su valor a la mitad del valor de la presión de detonación, es decir:

Donde:

Pg = presión de gases (Kb)Pd = presión de detonación (Kb)ρ = densidad inicial del explosivo (g/cm3)VOD = velocidad de detonación (m/s)

52

1082

VODPP d

g

85


NOMOGRAMA PARA ENCONTRAR PRESIÓN DE DETONACIÓN (DICK-EXPLOSIVES & BLASTING PROCEDURES MANUAL)

86


La energía liberada (Q) durante la detonación de un explosivo está dada por la

diferencia entre el calor de formación de los ingredientes del explosivo, es decir:

Q = ΔH (productos - ingredientes)

La energía puede expresarse en función del peso del explosivo o de su volumen,

como así también en valores absolutos o relativos. Ello da lugar a cuatro

posibilidades distintas, a saber:

87

POTENCIA / ENERGÍA


POTENCIA / ENERGÍA

POTENCIA ABSOLUTA POR PESO: (AWS)Es la cantidad de energía liberada (calorías) por unidad de peso de explosivo. Su valor se determina en ensayos bajo el agua o mediante modelos teóricos. Por ejemplo la AWS de un ANFO es de aproximadamente de 900 cal/g mientras que de una dinamita gelatinosa amoniacal es de 1100 cal/g.

POTENCIA ABSOLUTA POR VOLUMEN (ABS):Ella se refiere a la energía liberada por unidad de volumen de explosivo y se expresa en calorías por centímetro cúbico (cal/cm3).Se obtiene multiplicando la AWS por la densidad del explosivo. Por ejemplo, para un ANFO cuya densidad es de 0.85 g/cm3, la ABS estará dada por:

Para el caso de la dinamita gelatinosa amoniacal cuya densidad es de 1.36 g/cm3, será:

Como se puede observar, la ABS es función de la densidad del explosivo, razón por la cuál su valor puede variar aún para un mismo explosivo.

3/76590085.0)( cmcalANFOABS

3/1485110035.1)( cmcaldinABS

88


POTENCIA RELATIVA POR PESO (RWS)

Es la relación entre la potencia absoluta en peso (AWS) de un cierto explosivo a otro

tomado como estándar o base, con el fin de poder comparar su performance. Para

explosivos comerciales es común utilizar el ANFO como base de comparación, al cual

se le asigna un valor energético arbitrario RWS = 100, es decir que 900 cal/g equivalen

a 100 unidades de energía. Ejemplo: la potencia relativa de la dinamita gelatinosa

amoniacal será:

Lo que equivale a decir que la dinamita gelatinosa amoniacal tiene una potencia en

peso, un 22% mayor que la del ANFO.

POTENCIA / ENERGÍA

100ANFOAWS

dinAWSdinRWS 122100

900

1100dinRWS

89


POTENCIA RELATIVA POR VOLUMEN (RBS):Se refiere a la energía liberada por unidad de volumen de un cierto explosivo comparada a un explosivo base. La misma se calcula como la relación entre las potencias absolutas en volumen (ABS) de un cierto explosivo y la del explosivo base a una determinada densidad. En general se toma como explosivo base el ANFO a una densidad de 0.85 g/cm3. Por lo tanto, para el caso de la dinamita gelatinosa amoniacal de densidad de 1.35 g/cm3 tendremos:

Lo cual es equivalente a:

Por lo tanto la potencia relativa volumétrica de la dinamita amoniacal será:

Es decir que la potencia volumétrica de la dinamita gelatinosa amoniacal es un 94% mayor que la del ANFO seleccionado como explosivo base.

POTENCIA / ENERGÍA

100ANFOABS

dinABSdinRBS

194100765

1485dinRBS

90

100

ANFOANFOAWSdindinAWS

dinRBS


EXPLOSIVODENSIDAD

(g/cm3)RWS

(ANFO=100)RBS

(ANFO=1)EPF

(100/RWS)TPC

(RBS1/3)

ANFO 0.85 100 1.00 1.00 1.00

ANFO (carga neumática) 0.95 100 1.12 1.00 1.04

ANFO HD (alta densidad) 1.05 100 1.23 1.00 1.07

ANFO/AI (92 / 3/5) 0.87 112 1.15 0.89 1.05

ANFO/AI (87 / 3/10) 0.91 124 1.30 0.81 1.09

ANFO/AI (84 / 3/15) 0.94 134 1.48 0.75 1.14

Emulsión NCN(0% AI) 1.15 78 1.06 1.28 1.02

Emulsión NCN(5% AI) 1.18 91 1.26 1.10 1.08

Emulsión NCN(10% AI) 1.21 103 1.47 0.97 1.14

Emulsión NCN(15% AI) 1.25 117 1.72 0.85 1.20

RWS Y RBS RELATIVOS AL ANFO A 0.85 g/cm3

91


SENSIBILIDAD

Facilidad en que un explosivo puede ser inducido a reaccionar químicamente. Sensibilidad al detonador común, el producto detonará con un detonador con 450

mg de PETN. Sensibilidad por simpatía permitirá detonar al producto aun si encuentra vacíos

en la columna explosiva. Detonación por simpatía de taladro a taladro puede la onda de choque de un

taladro anterior iniciar al otro. Pruebas necesarias.

– Impacto

– Fricción

– Choque

92


• Clasificación de humos: Toxicidad (Explosivo que debe tener por debajo de la

clasificación del IME.

• La detonación de explosivos comerciales produce generalmente CO2, N, H20

(vapor), sin embargo, CO y NOX pueden estar presentes

• Factores que incrementan la producción de CO y NOX

– Formulación pobre del producto.

– Cebado inadecuado.

– Resistencia al agua insuficiente.

– Falta de confinamiento.

– Reacción incompleta del producto.93

HUMOS


CLASIFICACIÓN IME

CLASE DE HUMOS

Pies3 de gas venenoso.

Por 200g de explosivo.

1 Menos de 0.16

2 0.16 a 0.33

3 0.33 a 0.67

HUMOS

CONTRATISTAS SAC

5. ANFO VERSUS EMULSIÓN

Evaluación Cuantitativa De Desempeño Con Costos De Perforación Y Voladura Constante

95




PROBLEMATICA

• Las fluctuaciones de precios han generado un debate en las operaciones de Perforación y Voladura aplicados a las diversas áreas de construcción y especialmente en la voladura de rocas en minas.

• El objetivo es comparar:ANFO vs 100% Emulsión PN1500 Costo vs Desempeño

• ¿Se podrían realizar mezclas?

• Se puede disparar con Emulsión tanto como con el ANFO?

• Hay una ventaja en el rendimiento con ANFO especialmente en escenarios de disparo ajustados.

96


PREGUNTA

• ¿Es este problema de rendimiento percibido? ¿La emulsión no «vuelca» la carga, así como ANFO? ¿Es esto siempre cierto?

• Muchos especialistas en voladura creen que las voladuras con ANFO son mejores porque este produce «altas cantidades de gas».

“Recolectar datos reales es la única forma de encontrar la respuesta”

97


¿COMO EVALUAMOS?

• QUÍMICA IDEAL– Evaluar la producción de gas y energía usando métodos de análisis químicos

(Software IdEX v4.0).

• RENDIMIENTO EN EL CAMPO– Cuantitativamente.

• Estudio de tiempos en ratios de excavación. • Análisis de fragmentación mediante fotografías a la carga.

– Cualitativamente.• Videos e inspecciones visuales.

98


QUÍMICA

DESCRIPCIÓN ANFO PN1500 PN1500, con respecto al ANFO

Energia Efectiva a 100MPa MJ/Kg 2.35 2.36 Incremento del 0.4% de eficiencia de

energía por peso.

RBS(Potencia relativa por volumen) a 100MPa 97 146 Incremento en 50.5% en RBS

Presión de DetonaciónGpa 5.14 12.43 Incremento en 141.8% en presión de

detonaciónpsi 745 949 1802819

Velocidad de Detonación (*)

m/seg 4873 6375 Incremento en 30.8% en velocidad de detonaciónfps 15987 20915

Volumen total de gas Mol/Kg 4.32000E+01 4.41000E+01

Incremento de 2.1% en Volumen de gas por Kg

Temperatura ºC 2786.66 1766.11 Reducción del 36.62% en temperatura

Resultados de la comparación entre ANFO y 100% Emulsión PN1500

(*) 99

Velocidad medida en taladros de 6.75 in de diámetro.


ENERGIA

• Niveles efectivos de energía basado en cálculos de IdeXTM

• Basado en la longitud total del el taladro.

ANFO PN1500

MJ/Kg (*) 2.35 2.36

Lb/Taladro 394.90 580.70

Kg/Taladro 179.12 263.40

MJ/Taladro 420.94 621.63 (*) Energía efectiva por debajo de 100 Mpa

100


RENDIMIENTO EN CAMPO

• El costo de P y V se mantiene constante.

• Los disparos fueron diseñados para evaluar el producto

– El burden se mantiene constante.– Misma geología y altura de banco.

• ¿Geometría? Mantener esto en mente ….

101

CONTRATISTAS SAC

10.06m

DIÁMETRO DE TALADROA

NFO

88

.40

kg = 7 7/8pulg

2.44m

0.91m

6.71 m

2.44m

0.91m

6.71 m10.06 m

100% Em

ulsión Sensibilizada

263.40 kg = 7 7/8pulg

ANFO DESCRIPCIÓN 100% EMULSIÓN

0.85 Densidad del Explosivo (g/cc) 1.25

7 7/8 Diámetro (pulg) 7 7/8

10.06 Altura de Banco (m) 10.06

5.18 Burden (m) 6.10

5.49 Espaciamiento (m) 6.10

2.44 Taco (m) 2.44

0.91 Relleno (m) 0.91

26.71 Densidad de carga lineal kg/m 39.28

285.94 Cantidad de carga m3/taladro 373.78

0.63 Factor potencia kg/m3 0.71

ANFO DESCRIPCIÓN 100% EMULSIÓN

$ 49.17 Costo de perforación/Taladro $ 49.17

$ 108.50 Explosivos/Costo de Accesorios/Taladro $ 159.67

$ 13.09 Costo de mano de obra y equipo/Taladro $ 14.40

$ 170.76 Costo P&V / Taladro $ 223.23

$ 0.60 Costo P&V/m3 $ 0.60

ANFO COMPARACIÓN EMULSION RESULTADOS

28.4 Productividad de perforación (m3/m) 37.16 30.72%

206 Nº Taladros/Disparo 158.00 -48.00

6.8 Nº 10hr perforadas por guardia/Disparo 5.20 -1.60102

CONTRATISTAS SAC

2.44m

0.91m

6.71 m10.06m 10.06m

DIÁMETRO DE TALADRO

100% Em

ulsión Sensibilizada

263.40 kgAN

FO

88

.40

kg = 7 7/8pulg = 7 7/8pulg

NIVELES EFECTIVOS DE ENERGÍA

ANFO 100% Emulsión

MJ/kg (*) 2.35 2.36

LB/TALADRO 394.9 580.7

KG/TALADRO 179.12 263.4

MJ/TALADRO 420.94 621.63

(*) Energía efectiva por debajo de 100 Mpa

2.44m

0.91m

6.71 m

ANFO COMPARACIÓN EMULSION RESULTADOS

28.4 Productividad de perforación (m3/m) 37.16 30.72%

206 Nº Taladros/Disparo 158.00 -48.00

6.8 Nº 10hr perforadas por guardia/Disparo 5.20 -1.60

103


VISTA EN PLANTA DEL DISEÑO DE MALLA CON ANFO

104


APILONAMIENTO DE ROCA – DISPARO CON ANFO

105


VISTA EN PLANTA DEL DISPARO CON EMULSIÓN

106


APILONAMIENTO DE ROCA – DISPARO CON EMULSIÓN

107


APILONAMIENTO DE CARGA CON

ANFO

APILONAMIENTO DE CARGA CON

EMULSION

108


KOMATSU PC5500 CARGANDO EN ZONA DISPARADA CON ANFO

109


KOMATSU PC5500 CARGANDO EN ZONA DISPARADA CON EMULSIÓN110


RESULTADOS DE ESTUDIO DE TIEMPOS DE CARGUÍO

ANFO EMULSION31.6

31.8

32.0

32.2

32.4

32.6

32.832.64

31.98

TIEMPO DE CARGÍO PROMEDIO (SEG)

Tiempo promedio de llenado, segundos

111


RESULTADOS DE ESTUDIO DE TIEMPOS DE CARGUÍO

ANFO EMULSION2.85

2.92.95

33.05

3.13.15

3.23.25

3.3

3.3

3

DESVIACIÓN ESTÁNDAR

Desviación Estandar

112


ANALISIS DE DATOS FOTOGRÁFICOS

113


• Los datos de campo y los tiempos estudiados tienen buen historial pero no son suficientes.

• El análisis de fragmentación pone al análisis cuantitativo en otro nivel.

• El argumento ha sido de naturaleza anecdótica.

• ¨Las pluralidades anecdóticas no tienen datos iguales¨

• Necesitamos poner números para esta pregunta.

• Necesitamos la combinación de ratios de excavación y análisis de fragmentación para satisfacer la pregunta.

114


PORCIONES INTACTAS EN AMBAS VOLADURAS

ANFO EMULSIÓN

116


ANÁLISIS RESULTANTE DE AMBOS EXPLOSIVOS CÁLCULO DE P50

Tenga en cuenta los cálculos de tiempo de llenado.

Desarrollado por Ozdemier, Kahriman, Ozer y Tuner., 2007.

Calculo para propósitos de ilustración.

Donde:

𝑇 𝐿=0.0103∗𝑃50+3.60

P50 (mm)

ANFO 279.4

EMULSIÓN 228.6

118


DIFERENCIA DE TIEMPOS DE LLENADO

• Comparar bien la diferencia en tiempos de ciclo para el cargador PC500 32.64 a 31.98. Dos camiones por hora.

P50 (in) TL (s)

ANFO 11 6.48

EMULSIÓN 9 5.95

119


SIN FINOS

120


ENTONCES, ¿CUAL ES LA RESPUESTA?

• En este caso, la emulsión gana.

• ¿Siempre? Cada operación debe desarrollar un análisis económico periódicamente.

• ANFO siempre pierde en caso de existencia de agua.

• ¿Mezcla? De hecho hay ciertos problemas.

– Consistencia en los equipos.– Consistencia del personal.– Sin emulsión, cargar con ANFO para terminar la voladura?

121


CONCLUSIONES

• 100% de emulsión provee:

– Mas gas.

– Mejor fragmentación.

– Fragmentación mas consistente.

– Ratios de excavación mas consistentes.

– Ratios de excavación mas rápidos.

– Costos iguales.

• Entonces ¿Cuál es el problema en el campo?– Ejecutando perforación y voladura bajo el mismo costo, no tiene el mismo

factor de potencia.– La clave puede ser la geometría y la optimización de los tiempos de trabajo.– Se comprobó en la practica que no es efectiva la mezcla.

122

CONTRATISTAS SAC

6. MODELOS MATEMÁTICOS PARA ESTIMAR PARÁMETROS DE PERFORACIÓN Y

VOLADURA DE ROCAS




1.-VARIABLES CONTROLABLES DE LA VOLADURAa) Geométricos (diámetro de taladro, burden, espaciamiento, longitud de carga, etc.)b) Del explosivo (tipos de explosivo, potencia, energía, volumen de gases, cebado).c) De tiempo (esquema de voladura, tiempos de retardo y secuencia de iniciación o salida).

2.-PARAMETROS DE LA VOLADURA DE BANCOSBURDEN.- Es la distancia minina desde el eje de la primera fila al frente libre (distancia que ofrece

menor resistencia a la cara libre mas cercana)ESPACIAMIENTO.- Es la distancia entre taladros adyacentes de una misma fila. Estas variables

dependen básicamente del diámetro del taladro de la broca, de las propiedades de las rocas y de los explosivos, de la altura de banco y del grado de fragmentación y desplazamiento del material deseado.

SOBRE/PERFORACION.- Es la longitud del taladro por debajo del nivel del piso que se necesita para romper la roca a la altura del banco y lograr una fragmentación y desplazamiento adecuado que permita al equipo de carguío alcanzar la cota de excavación prevista.

TACO.- Es la longitud del taladro que en la parte superior se rellena con un material inerte y tiene la misión de confinar y retener los gases producidos en la explosión y también para permitir que se desarrolle por completo el proceso de fragmentación de la roca.

FORMULAS DE CÁLCULO PARA DISEÑO DE VOLADURA DE BANCOS

124


21

L) · (D ·K B

½ L) · (D B

3.1.- ANDERSEN (1952)

B: Burden (pies)D: Diámetro del taladro (pies)L: Longitud del taladro (pies)K: Constante empírica

Como en muchos casos se obtuvo buenos resultados haciendo K = 1; y tomando el diámetro del taladro en pulgadas, la expresión anterior quedaba en la práctica como:

D: Diámetro del taladro (pulg.)

Esta fórmula no toma en cuenta las propiedades del explosivo ni de la roca. El valor del Burden aumenta con la longitud del taladro, pero no indefinidamente como sucede en la practica.

3.- PRINCIPALES FORMULAS PARA CALCULAR LOS PARAMETROS

125


50

··· 8,03,03,0 DILRB V

2

1

3 ··10·

RTPD

DKB V

2.- FRAENKEL (1952)

B: Burden (m)L: Longitud del taladro (m)I: Longitud de la carga (m)D: Diámetro del taladro (mm)RV: Resistencia a la voladura, oscila entre 1 y 6 en función del tipo de rocaRocas con alta resistencia a la compresión (1.5)Rocas con baja resistencia a la compresión (5)En la práctica se emplean las siguientes relaciones simplificadas:

B: Burden máximo (m)Kv: Constante que depende de las características de las rocas (0.7 a 1.0)D: diámetro del taladro (mm)PD: Presión de detonación del explosivo (Kg/cm2)RT: Resistencia a la tracción de la roca (Kg/cm2)

126

3.- PEARSE (1955)

B se reduce a 0.8 B < 0.67 L. I se toma como 0.75 L. S debe ser menor de 1.5 B.


n

RTPDD

B

1

4

2/2log

log

d

DRTPD

nO

3/1eVDg

4.- HINO (1959)

B: Burden (m)D: Diámetro de taladro (mm)PD: Presión de detonación (kg/cm2)RT: Resistencia dinámica a tracción (kg/cm2)N: Coeficiente característico que depende del binomio explosivo-roca y que se calcula a partir de voladuras experimentales en cráter

o: Profundidad optima del centro de gravedad de la carga (cm), determinada gráficamente a partir de los valores de la ecuación:

d: Diámetro de la carga de explosivo,Dg: Profundidad del centro de gravedad de la carga

: Relación de profundidades Dg / Dc

Dc: Profundidad crítica al centro de gravedad de la carga : Constante volumétrica del cráterVe: Volumen de la carga usada.

127


u

gtDPD

u

gimpulsoB

rr ·

···

··

·max

12)(·

)(pulgDK

piesB B

5.- ALLSMAN (1960)

Bmax : Burden máximo (m)PD: Presión de detonación media (N/m2) t: Duración de la presión de detonación(s)π: 3,1416 r: Peso especifico de la rosa (N/m3)u: Velocidad mínima que debe impartirse a la rosa (m/s)D: Diámetro del taladro (m)g: Aceleración de la gravedad (9.8 m/s)

“KB”: depende de la clase de roca y tipo de explosivo empleado

6.- ASH (1963)

128


TABLA A.1

Profundidad de taladro L = KL· B

(KL entre 1,5 y 4)

Sobreperforación J = KJ· B (KJ entre 0,2 y 0,4)

Taco T = KT· B (KT entre 0,7 y 1)

Espaciamiento S = KS·BKS = 2.0 para iniciación simultaneaKS = 1.0 para taladros secuenciados con mucho retardoKS = entre 1.2 y 1.8 para taladros secuenciados con pequeño retardo

129

BLANDA MEDIA DURA

Baja densidad (0,8 a 0,9 g/cm3) y baja potencia 30 25 20Densidad media (1,0 a 1,2 g/cm3) y potencia media 35 30 25Alta densidad (1,3 a 1,6 g/cm3) y alta potencia 40 35 30

TIPO DE EXPLOSIVOCLASE DE ROCA


)/·(·

·

33 BSfC

PRPDB e

máx

7.- LANGEFORS (1963)

Langefors y Kihlstrom proponen la siguiente expresión para calcular el valor del Burden máximo “B máx”.

Bmáx: Burden maximo (m)D: Diámetro del taladro (mm)C: Constante de la roca (calculada a partir de c)f: Factor de fijación

BARRENOS VERTICALES

130

f = 1 BARRENOS INCLINADOS 3:1

f = 0,9 BARRENOS INCLINADOS 2:1

f = 0,85


La constante “c” es la cantidad de explosivo necesario para fragmentar 1 m3 de roca, normalmente en voladuras a cielo abierto y rocas duras se toma c = 0.4.Ese valor se modifica de acuerdo con:El burden práctico se determina a partir de:

Donde:

H: Altura de banco (m)e´: Error de embollique (m/m)db: Desviación de los taladros (m)

S/B: Relación espaciamiento/burdenρe: Densidad de carga (Kg/dm3)PRP: Potencia relativa en peso del explosivo (1 – 1,4)

HdeBB b ·'max

131

mB 154,1 75,0cCmB 4,1

cBC /07,0

7.- LANGEFORS (1963)


8.- HANSEN (1967)

Hansen modificó la ecuación original propuesta por Langefors y Kihlstrom, llegando a la siguiente expresión:

32 ·5,1·4,0·5,1028,0 BB

HFB

B

HQ rb

132

TIPO DE ROCA Fr RC RT

(Kg/m3) (Mpa) (Mpa)I 0.24 21 0II 0.36 42 0.5III 0.47 105 3.5IV 0.59 176 8.5

Qb: Carga total del explosivo por taladro (Kg)H: Altura de banco (m)B: Burden (m)Fr: Factor de roca (Kg/m3)

Los factores de roca “F r” se determinan a partir de la siguiente Tabla


Consumo especifico del explosivo (0.4 kg/m 3)Carga total de explosivo por taladro (kg)

Concentración lineal de carga (Kg/m)Longitud de carga (m)

I = H – B + B/3 S = B

9.- UCAR (1972)

La formula desarrollada es:

B: Burden (m)H: Altura de banco (m)q : concentración de carga (Kg/m)

El valor de “B” se obtiene resolviendo la ecuación de segundo grado anterior.Las hipótesis de partida de este autor son:

0·3·2·5,1 2 qHqBHB

133

.···4,0 HSBQb

2)36/(Dq e


33,0

··15,3

r

edB

10.- KONYA (1972)

B: Burden (pies)D: Diámetro de la carga (pulg.)ρe: Densidad de explosivoρr: Densidad de la roca

El esparcimiento se determina a partir de las siguientes expresiones:Taladros de una fila instantáneos.

BH 4

•Taladro de una fila secuenciados.

Roca masiva T=BRoca estratificada T=0,7B

8

7BHS

134

BH 4

BS 4,1

BH 4

32BH

S

BH 4 BS 2


11.- FOLDESI (1980)

El método Húngaro de cálculo propuesto por Foldesi y sus colaboradores es el siguiente:

CEmDB e

···88,0

B: Burden (m)D: Diámetro del taladro (mm)ρe: Densidad del explosivo en el taladro (Kg/m3)CE: Consumo especifico de explosivo (Kg/m3)

39,1)·(

693,01

2

LnRCVDLnm

e

VD: Velocidad de detonación del explosivo (m/s)RC: Resistencia a compresión de la roca (MPa)

135

En el caso de secuencias instantáneas se toma 2,2 < m < 2,8; y para secuencias con microretardos 1,1 < m < 1,4


Otros parámetros son:

Espaciamiento

Distancia entre filas

Taco

Siendo la “ρS” la densidad del material de taco en el taladro

Sobreperforación

s

e

VCVDB

T

··

·265,1

BmS ·

136

BB f ·2,1

BJ ·3,0

11.- FOLDESI (1980)


12.- PRAILLET (1980)

A partir de la formula de Oppenau propone la siguiente expresión:

0·10

)··(4000

··4,2)··(

22

23

RC

DTJHVD

DKHB

Be

137

B: Burden (m) S=BH: Altura de banco (m)K: Constante (12.5 para excavadora de cables y 51 para dragalina)ρe: Densidad de explosivoVD: Velocidad de detonación del explosivo (m/s)J: Sobreperforación (m)T: Taco (m)D: Diámetro del taladro (mm)RC: Resistencia a compresión de la roca (Mpa)

El valor de “B” no puede determinarse directamente, por lo cual es necesario disponer de una computadora para cálculo por aproximaciones sucesivas.


13.- LOPEZ JIMENO (1980)

Modificó la formula de Ash, incorporando la velocidad sísmica del macizo rocoso, por lo que resulta:

B: Burden (m)D: Diámetro del taladro (pulg.)F: Factor de corrección en función de la clase de roca y tipo de explosivos

F= fr · fe33,0

·

3500·7,2

VCf

rr

33,0

2

2

3660·3,1

·

VDf ee

ρr: Densidad de la roca (g/cm3)VC: Velocidad sísmica de propagación del macizo rocoso (m/s)ρe: Densidad de la carga de explosivo (g/cm3)VD: Velocidad de detonación del explosivo (m/s)

La formula indicada es valida para diámetros entre a 165 y 250 mm. Para taladros más grandes el valor del burden se afectará de un coeficiente reductor de 0.9

FDB ··76,0


14.- KONYA (1983)

dBr

e ·5,12

B: Burden (pies)ρe: Densidad de explosivoρr: Densidad de la rocad: Diámetro de la carga (pulg.)

Otras variables de diseño determinadas a partir del Burden son:

- Espaciamiento (pies)

Taladros de una fila instantáneos:

32BH

S

• Taladros de una fila secuenciados:

87BH

S Taco (pies) T= 0,7 B

Sobreperforación (pies) J= 0,3 B

BH 4

139

BH 4 BS 2

BH 4

BH 4 BS 4,1


15.- BERTA (1985)

La expresión que utiliza el autor es:

CEdB e

·4

·

B: Burden (m)d: Diámetro de la carga (m)ρe: Densidad del explosivo (kg/m3)CE: Consumo especifico de explosivo (kg/m3)Para la determinación de “CE” se emplea la siguiente ecuación:

···

·

321 nnn

gCE sf

gf: Grado de fracturación volumétrica (m2/m3). Supone que gf = 64 / M, donde M es el tamaño máximo de fragmento en metros.εs:Energía especifica superficial de fragmentación(MJ/m2)ε : Energía especifica del explosivo (MJ/Kg)n1: Característica del binomio explosivo/rocan2: Característica geométrica de la cargan3: Rendimiento de la voladura, normalmente 0.15

140


A su vez, los valores de n1 y n2 se calculan a partir de:

2

2

1 )··()··(

1VCVDVCVD

nre

re

)1(

1/2

ee

n dD

VD: Velocidad de detonación del explosivo (m/s)VC: Velocidad de propagación de las ondas en la roca (m/s)ρr: Densidad de la roca (Kg/m3)D: diámetro del taladro (m)

y

15.- BERTA (1985)


16.- BRUCE CARR (1985)

El método propuesto por Carr incluye los siguientes cálculos:

* IMPEDANCIA DE LA ROCA

000,1··31,1VC

Z rr ρr: Peso especifico de la rosaVC: Velocidad sísmica de la roca (pies/s)

* PRESIÓN DE DETONACIÓN DEL EXPLOSIVO:

1·8,0000,1

··418,02

e

e

VD

PD

ρe: Densidad de explosivoVD: Velocidad de detonación del explosivo (pies/s)

* CONSUMO ESPECIFICO CARACTERÍSTICO

* ESPACIAMIENTO ENTRE TALADROS

d: Diámetro de carga (pulg.)

Burden B = S · 0,833Taco T = BSobreperforación J = (0,3 – 0,5) · S

PDZ

CEC r

142

CECd

S e2·

3


16.- OLOFSSON (1990)

Olofsson a partir de la fórmula de Langefors, propone la siguiente expresión simplificada:

321 ···· RRRqKB fmáx

Donde: K = Constante que depende del tipo de explosivo: Explosivos gelatinosos.........................1,47 Emulsiones...........................................1,45 ANFO....................................................1,36qf = Concentración de la carga de fondo del explosivo elegido (Kg./m).R1 = Factor de corrección por inclinación de los taladros.R2 = Factor de corrección por el tipo de roca.R3 = Factor de corrección por la altura del banco.

Los factores de corrección R1 y R2 se determinan para las diferentes condiciones de trabajo con las siguientes tablas:

143


TABLA 2

Inclinación ∞;1 10:1 5:1 3:1 2:1 1:1

R1 1 0,96 1 1 1 1.1

TABLA 1

Constante de roca C 0,3 0,4 0,5

R2 1 0,96 1

Cuando la altura de los bancos satisface H<2Bmax y los diámetros de perforación son menores de 102 mm el valor de R3 se obtiene con la expresión:

13

2

16,016,1H

HR

Donde:

H1 = Altura del banco actual.H2 = Altura de banco=2Bmax(H2>H1)

Para calcular el burden práctico se aplica la misma fórmula que en el método de Langefors

144

16.- OLOFSSON (1990)


17.- RUSTAN(1990)

La fórmula del Burden para minas a cielo abierto es:

689,0·1,18 DB (+52% Valor máximo esperado y -37% para el valor mínimo)

Donde:

D = Diámetro de los taladro (entre 89 y 311mm)

Esta fórmula se obtuvo por análisis de regresión a partir de una población de 73 datos , con un coeficiente de correlación de r=0,78.

Para minas subterráneas, a partir de 21 datos reales, la fórmula del Burden es:

630,0·8,11 DB (+40% Valor máximo esperado y -25% para el valor mínimo)

Siendo:

D = Diámetro de los taladros (entre 48 y 165mm) y el coeficiente de correlación r=0,94

145


VOLADURAS EN BANCO

DIAMETRO DEL TALADRO (m)

Valor del burden en función del diámetro (Rustan 1990)

146


17.- COMEAU(1995)

A partir de la teoría que denomina ANT-ERF (A New Theory of Explosive Rock Fragmentation), propone la siguiente expresión:

6,2

2

1

6

2

2tan10·8

····

D

d

TL

l

RC

KDKVDB rbe

Donde: B = Burden (m)ρe = Densidad del explosivo (kg/m3).VD= Velocidad de detonación del explosivo (m/s).Kb = Factor de roca adimensional relacionado con el diámetro de la roca

triturada (>1)Kr = Factor de roca adimensional relacionado con la densidad y otras

características. d = diámetro de la carga de explosivo (m).D = Diámetro del taladro (m)RC= Resistencia a la compresión de la roca (Mpa)θ = Ángulo de rotura.l = Longitud de la carga del explosivo.L = Longitud del taladro (m)T = Taco de (m)

147


18.- ROY Y SINGH(1998)

A partir de voladuras efectuadas en más de 50 minas en la India, en diferentes condiciones de trabajo, estos autores proponen las siguientes fórmulas:

C

q

RQDD

dHB l37,0

93,5··

RQDC

qS l 1

·43,1

Donde:

B = Burden (m).S = Espaciamiento (m).H = Altura de banco (m).d = Diámetro de la carga del explosivo (mm).D = Diámetro del taladro (m).RQD = Rock Quality Designation.ql = Densidad de lineal de carga.C = Factor de carga (kg/m3).

148


7. VOLADURA DE BANCOS EN LA PRÁCTICA


149



VOLADURA DE BANCOS

Para entender mejor lo que se expone, se ilustra los términos más usuales en la voladura de bancos. En la siguiente figura.

PARÁMETROS DE LA ROCA

• Los parámetros de la roca, que deben considerarse para comprender el proceso de voladura, son: densidad, velocidad de propagación, impedancia, absorción de energía, resistencia a la compresión, tenacidad, y estructura.

• Las clases prácticas para conocer y caracterizar las rocas son:

Ser un buen geólogo. Ser un buen perforista.

150


NOMENCLATURA DE VOLADURA DE BANCOS

151


PARAMETROS DE DISEÑO DE UN TALUD EN MINERÍA SUPERFICIAL

152

CONTRATISTAS SAC

INTERACCION DE EVENTOS T1 A T4 EN LA VOLADURA DE UN BANCO

153


FENOMENOS CAPTADOS DE IMÁGENES VIDEOGRAFICOS

154


EFICIENCIA DEL EXPLOSIVO(Creación de una red de fracturas)

• Ecuación 1

Donde: EPT = Término para performance del explosivo (por sus siglas en ingles)ρ

e = Densidad del explosivo en gm/cc

VR= Velocidad sónica en la roca (km/s)

D = Velocidad de detonación (km/s)R = Ratio de desacoplamiento (volumen del taladro/volumen del explosivo)E = Rendimiento máximo del explosivo calculado en (kcal/g)

Donde EM = Valor no-ideal, ET= Teórico

e

e

TEE

RI

VD

V

DI

D0.36EPT

M

R2

R

2

2


VELOCIDAD SÓNICA

Ecuación 2.

Donde: VP =Velocidad sónica de la rocaE = Modulo de Elasticidad del Youngθ = Densidad de la roca, g/ccγ = Ratio de Poisson

21

I2-I

-IE VP


VOLADURA DE BANCOS

Hacer de Geólogo ayudará a caracterizar mejor el macizo rocoso, la presencia de zonas de debilidad tales como fallas, cavidades de solución o zonas de roca incompetente, muestras de roca fresca pueden ser usados para determinar la dureza y densidad.

Hacer de un perforista observador, puede ser también de gran ayuda para determinar las variaciones de la roca que no se muestran en la superficie. Ejemplo:

• Baja penetración, excesivo ruido y vibración, indican que la roca es dura y será difícil fragmentarla.

• Penetración rápida y perforadora quieta indica que es una roca suave.• Falta de resistencia a la penetración, acompañado por falta de detritus y aire,

indica que es una zona de vacíos.• Falta de detritus, aire y agua, indican también que existen zonas de grietas

subterráneas.• también es posible controlar el color y naturaleza de los detritus para saber

sobre que material se esta perforando.

157


VOLADURA DE BANCOS EN LA PRÁCTICA

• Diseño de un taladro y una malla de taladros

• Factor de carga

• Consideraciones geológicas y topográficas

• Diseño del secuenciado

• Carguío de taladros

• Problemas comunes en el rendimiento de las voladuras

158


FRACTURAMIENTO Y FRAGMENTACIÓN

Fracturado / Fragmentado

159


Dinámico

Gas

Movimiento

PROCESO DE FRACTURAMIENTO

160


A - Cráter B - Banco

C – Fondo libre D – Bolones

AUMENTO DE CARAS LIBRES

161


ATRIBUTOS

• Existencia de 2 caras libres

• Taladro paralelo a la cara libre

• Taladros múltiples

• Tipo de voladura mas utilizado

PORQUÉ SE UTILIZA ESTA TÉCNICA?

• Es fácil perforar taladros verticales

• La cara libre permite fácil rotura

• Bajo costo de voladura

VOLADURA DE BANCOS EN LA PRÁCTICA

162


L = Altura de banco

H = Profundidad de taladro

B = Burden

S = Espaciamiento

J = Sobreperforación

T = Taco

PC =Columna de carga

TERMILOLOGÍA

163


PARAMETROS DE LA VOLADURA

164

CONTRATISTAS SAC

FACTOR DE BURDEN

KB= 30(SGex/1.4)1/3(160/Wtrk)1/3

Rango del KB

25-35

SGex = Peso especifico del explosivo (g/cm3)

Wtrk = Unidad de peso de roca por volumen (lb/pies3)

B = dx x KB

dx = Diámetro del explosivo

ECUACIÓN DE ASH

RELACIÓN DE ESPACIAMIENTO DE ASH

S = B x (1.4 to 2)165


REGLAS GENERALES PARA CANTERAS/MINAS A TAJO

ABIERTO UTILIZANDO ANFO

Densidad de ANFO = aprox. 0.8 g/cm3

Gravedad Especifica de roca: 2.5

• Factor de carga = 1 lb/yd3 (0.6 kg/m3)

• Alto → Fragmentos pequeños

• Bajo → Fragmentos grandes

• Altura de banco = 100 a 120 x Diámetro de taladro

• Ejemplo. 4 pulg de taladro => 33 a 40 pies de altura de banco

• Ejemplo. 10 pulg de taladro => 80 a 100 pies de altura de banco

166


ALTURA DE BANCO PEQUEÑO

• Muy rígido

• Pobre rotura

• Bajo factor de carga

• Salida del taco

• Rocas volantes

167


ALTURA DE BANCO MUY GRANDE

• Difícil de perforar

• Desviación de taladro

• Burden y espaciamiento variable

• Rocas volantes

• Sobre tamaños

• Toes ó repies

168


ALTURA DE BANCO NORMAL

Altura de banco necesita que

sea aprox. 4 veces Burden.H = 4B

B

(Según ASH)

169


Burden = 24 x Diámetro del taladro

Ejem. 4 pulg. → 8 pies Burden

Espaciamiento = 36 x Diámetro de taladro

Ejem. 4 pulg. → 12 pies de espaciamiento

ATACADO

Utilizar de preferencia roca chancada Taco = 0.7 a 1.4 x BurdenTamaño de roca = 1/8 del diámetro de taladro

Ejem. 4 pulg de taladro => 8 pies de 1/2 pulg. de roca chancada

170

ALTURA DE BANCO NORMAL

(Según ASH)


Sobreperforación = 1/3 x Burden

Nota: Si el fondo de banco se encuentra sobre un estrato, no requiere

Sobreperforación

SOBREPERFORACIÓN

Ejem. 4 pulg. taladro => 8/3 pies

(3pies) de Sobreperforación

171


6 pulg de diámetro de taladro en una cantera

Altura de banco 60 pies

Burden 12 pies

Espaciamiento 18 pies

Taco 12 pies de ¾ pulg

Sobreperforación 4 pies

EJERCICIO

172

CONTRATISTAS SAC

mkgdPE

W /1277

2

pielbdpW /34.0 2

3/ cmgdensidadp

Utilizar tabla de fabricante de explosivos

Donde:

173

DENSIDAD DE CARGA (Kg/m)


Pulgada mm 0.52 0.64 0.78 0.85 0.90 0.96 1.00 1.05 1.10 1.17 1.20 1.25 1.30 1.32 1.33 1.34 1.351 25 0.26 0.32 0.40 0.43 0.46 0.49 0.51 0.53 0.56 0.59 0.61 0.63 0.66 0.67 0.67 0.68 0.68

1.1/2 38 0.59 0.73 0.89 0.97 1.03 1.09 1.14 1.20 1.25 1.33 1.37 1.43 1.48 1.50 1.52 1.53 1.541.3/4 44 0.81 0.99 1.21 1.32 1.40 1.49 1.55 1.63 1.71 1.82 1.86 1.94 2.02 2.05 2.06 2.08 2.09

2 51 1.05 1.30 1.58 1.72 1.82 1.95 2.03 2.10 2.23 2.37 2.43 2.53 2.63 2.68 2.70 2.72 2.742.1/2 64 1.65 2.03 2.47 2.69 2.85 3.04 3.17 3.33 3.48 3.71 3.80 3.96 4.12 4.18 4.21 4.24 2.28

3 76 2.37 2.92 3.56 3.88 4.10 4.38 4.56 4.79 5.02 5.34 5.47 5.70 5.93 6.02 6.07 6.11 6.163.1/2 89 3.23 3.97 4.84 5.28 5.59 5.96 6.21 6.52 6.83 7.26 7.45 7.76 8.07 8.19 8.26 8.32 3.38

4 102 4.22 5.19 6.32 6.89 7.30 7.78 8.11 8.51 8.92 9.49 9.73 10.13 10.54 10.70 10.78 10.86 10.944.1/2 114 5.34 6.57 8.00 8.72 9.23 9.85 10.26 10.77 11.29 12.01 12.31 12.83 13.34 13.54 13.65 13.75 13.85

5 127 6.59 8.11 9.88 10.77 11.40 12.16 12.67 13.30 13.93 14.82 15.20 15.83 16.47 16.72 16.85 16.97 17.105.1/2 140 7.97 9.81 11.36 13.03 13.80 14.71 15.33 16.09 16.86 17.93 18.39 19.16 19.93 20.23 20.39 20.54 20.69

6 152 9.49 11.67 14.23 15.51 13.42 17.51 18.24 19.15 20.07 21.34 21.89 22.80 23.71 24.08 24.26 4.44 24.636.1/2 165 11.13 13.70 16.70 18.20 19.27 20.55 21.41 22.48 23.55 25.05 25.69 26.76 27.83 28.26 28.47 28.69 28.90

7 178 12.91 15.89 19.37 21.10 22.35 23.84 24.83 26.07 27.31 29.05 29.79 31.04 32.28 32.77 33.02 33.27 33.527.1/2 191 14.82 18.24 22.23 24.23 25.65 27.36 28.30 29.93 31.35 33.35 34.20 35.63 37.05 37.62 37.91 38.19 38.48

8 203 16.86 20.75 25.29 27.56 29.19 31.13 32.43 34.05 35.67 37.94 38.92 40.54 42.16 42.81 43.13 43.46 43.789 229 21.34 26.27 32.01 34.89 36.94 39.40 41.04 43.10 45.15 48.02 49.25 51.30 53.36 54.18 54.59 55.00 55.41

9.7/8 251 25.69 31.62 38.54 42.00 44.47 47.44 49.41 51.88 54.35 57.81 59.29 51.76 64.24 65.22 65.72 66.21 66.7110.5/8 270 29.75 36.61 44.62 48.62 51.48 54.91 57.20 60.06 62.92 66.93 68.64 71.50 74.36 75.31 76.08 76.65 77.22

11 279 31.88 39.24 41.82 52.11 55.18 58.86 61.31 64.38 67.44 71.73 73.57 76.64 79.71 80.93 81.54 82.16 82.7712.1/4 311 39.54 48.66 59.31 64.63 68.43 73.00 76.04 79.84 83.64 88.86 91.25 95.05 98.85 100.37 101.13 101.89 102.65

15 381 59.28 72.97 88.93 96.91 102.61 109.00 114.01 119.71 125.41 133.39 135.81 142.51 148.21 150.49 151.63 152.77 153.91

DENSIDAD DEL EXPLOSIVODIAMETRO DE

COLUMNA

DENSIDAD DE CARGA DE EXPLOSIVOS Y AGENTES DE VOLADURA

Expresado en Kg de explosivo por metro lineal de taladro.


• 50/50 Mezcla de Emulsión • 6 pulg. de taladro• 50 pies de columna de carga

pielbW /625.1341.0 2

lbWtTotal 765503,15

PROBLEMA


REGLAS GENERALES PARA CANTERAS/MINAS A TAJO ABIERTO UTILIZANDO EMULSIONES Y MEZCLAS

Densidad = aprox. 1.2 g/cm3

Burden = 30 x Diámetro de taladro

Ejem. 4 pulg → 10 pies de Burden

Espaciamiento = 42 x diámetro de taladro

Ejem. 4 pulg → 14 pies de espaciamiento

176


TIPOS DE MALLAS

O O O

O O O

O - s - O O B O O O

O O O

O O O

ALTERNA

CUADRADA RECTANGULAR

177


TACOS INTERMEDIOS

Taladro seco, usar 6 x diámetro de taladro

Taladro con agua, usar 12 x diámetro de taladro

Ejem. Seco 4 pulg → 2 pies de taco intermedio

Ejem. Húmedo, 4 pulg → 4 pies de taco intermedio

178


DISEÑO DEL TIEMPO DE RETARDO ENTRE TALADROS ES CRÍTICO

• Permite que la roca salga afuera.

• Provee una nueva cara libre.

• Determina la dirección del movimiento.

• Reduce vibraciones del terreno.

• Controla la salida según lo que uno diseña.

• Controla la fragmentación.

179


DETERMINA LA DIRECCIÓN DEL MOVIMIENTO (1)

4 3 2 1

1 2 3 4

180


DETERMINA DIRECCIÓN DEL MOVIMIENTO (2)

181


CONTROLA LA CARGA PARA EVITAR VIBRACIONES (1)

1 TALADRO

2 TALADROS

1 1

1 2

X

2 X

X

182


CONTROLA LA CARGA PARA EVITAR VIBRACIONES (2)

UN TALADRO

X

BURDEN GRANDE

> X

FUERA DE SECUENCIA 2 1

?

183


EFECTO SOBRE LAS VIBRACIONES DE TERRENO

• Retardo optimo para una mínima vibración

Medir la ubicación especifica

Frecuencias antiresonantes

Puede no ser optimo para la fragmentación

184


EFECTO DE TALADRO A TALADRO SOBRE LA FRAGMENTACIÓN Y SALIDA

• Sin retardo.

Buena salida

Mala fragmentación

• Retardo de periodo corto (3-5) ms/m de burden.

Buena salida

Buena fragmentación

• Retardo de periodo largo.

Mala salida

Buena fragmentación

185


REGLAS GENERALES PARA RETARDOS MINIMOS

• Taladro a Taladro

3 ms por metro de burden

• Fila a Fila

10 ms por metro de burden

186


EJEMPLO (1)

Burden? 2.5 m

100 mm de taladro ANFO

Así, no hay problema para pequeños diámetros

Espaciamiento 3.5 m

Retardo de taladro 9 ms min.

Retardo de fila a fila 25 ms min.

187


EJEMPLO (2)

Burden? 7.5 m

300 mm taladro ANFO

Así, existe problemas poetciales para diámetros grandes

Espaciamiento 10.5 m

Retardo de taladro a taladro 24 ms min.

Retardo fila a fila 75 ms min.

188


FILAS RECTAS

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10

11 12 13 14 15

Cara Libre

RETARDO SECUENCIADO (1)


Salida V

O4 O2 O1 O2 O4

O6 O4 O3 O4 O6

O8 O6 O5 O6 O8


190


Salida en Echelon

O1 O2 O3 O4 O5

O3 O4 O5 O6 O7

O5 O6 O7 O8 O9


191


8. PROBLEMAS COMUNES EN VOLADURA DE ROCAS




PROBLEMAS COMUNES EN LAS VOLADURA

Patas, toes, repies

Rotura hacia atrás

Sobretamaños

Tiros cortados

Presencia de agua

Excavación del escombro

Rocas volantes

193


PATAS, TOES, RESPIES

Muy grande el Burden en el pie de banco

Energía insuficiente en el fondo del taladro

Mala perforación

Tiros fallados

194


ROTURA HACIA ATRAS

Retardo insuficiente en la ultima fiIa.

Mucha carga en la última fila.

Voladura mal orientada según su geología.

“Considerar el uso de Precorte”.

195


RETARDO INSUFICIENTE EN LA ÚLTIMA FILA

196


• Mucha carga en al última fila• Voladura mal orientada a su geología

197


SOBRETAMAÑOS

• Factor de carga muy bajo

• Discontinuidad de rocas

• Diámetros muy grandes

• Tiros cortados

• Deficiente perforación

198


TIROS CORTADOS

PRINCIPALES CAUSAS

– Voladura no activada totalmente

– La roca se ha movido según su

buzamiento

199


PRESENCIA DE AGUA

FUENTES

• Agua superficial por lluvias

• De las rocas como

• Bombeo de agua de los taladros

• Uso de mangas

• Cargar con explosivos resistentes

al agua

200


DEFINICIÓN: Cualquier roca de voladura que va donde no debería

CAUSAS• Collar.

– Taco insuficiente.– Columna de carga hasta el cuello.– Retardo muy corto entre taladros que salen fuera de la secuencia.

• Cara libre.– Desviación del taladro, cerca de la cara libre.– Burden inadecuado.

ROCAS VOLANTES “FLYROCKS”

202

CONTRATISTAS SAC

CAUSAS DE PROYECCIÓN DE ROCAS Y COMO EVITARLAS

203


CAUSA DE ROCA VOLADORA

Mal alineamiento de taladro

Cara Libre

(Burden insuficiente en pie de banco)

205



Excesivo Factor de Carga

Mal alineamiento de taladro

Cara Libre

206



Taco pequeño

207



Insuficiente distancia en la cresta

208



Atacado adicional sin confinar

209



Existencia de estrato suave

210


CONTROL DE ROCA VOLADORA

Tacos intermedios

211



Existencia de cavidad

212


CONTROL DE ROCA VOLADORA

Tacos intermedios

213


9. TÉCNICAS DE CARGUÍO DE TALADROS


214




CARGUÍO MANUAL

TÉCNICAS DE CARGUÍO DE TALADROS

215

CONTRATISTAS SAC

CARGUÍO MECANIZADO

TÉCNICAS DE CARGUÍO DE TALADROS

216


CARGUÍO MANUAL

PRODUCTOS– Productos encartuchados– En mangas– Bolsas

IMPLICA– Productos transportables– Productos manipulables– Trabajo intensivo– Proceso lento

217


CARGUÍO MECANIZADO

PRODUCTOS– Emulsión– ANFO– Mezclas

IMPLICA– Uso de camión con bombas– Puede ser posible con un solo

hombre– Rápido– Menos posibilidad de accidentes

218


PROCESO DE CARGUIO DE TALADROS

Chequear los taladros

Cebado

Carguío

Pequeños diámetros : ~ 50 mm

Medianos : 50-100 mm

Grandes diámetros: + 100 mm

Existen vacíos?

Atacado

219


CHEQUEO DE LOS TALADROS

Examinar la cara libre

Revisar el parte de perforación (carguío)

Chequear cada taladro antes de cargar

Medir el taladro para:

Profundidad

Alguna obstrucción

Desviación del taladro

Presencia de agua

Bombeo del agua

Uso de explosivos resistentes al agua220


CEBADO Selección del sistema de iniciación. Seleccionar el cebo (primer) compatible con el explosivo usado. Seleccionar el tamaño adecuado del cebo.

Booster HDP de ¼ D a más Slurry o Emulsión que tenga diámetro cercano al diámetro del taladro Se recomienda no usar dinamita con densidad de 1.5

REGLAS DE CEBADO

Las primeras deberían:

Ser armados/ensamblados en el momento de la carga

No deben ser golpeados

No hacer caer un cartucho de 4” sobre ellos en el taladro

221


INICIACIÓN INSUFICIENTE

Columna

de ANFO

Régimen de Velocidad Estable

Energía momentánea

Zona de baja velocidad

Velocidad de detonación (m/s)222


INICIACIÓN CORRECTA

Columna de ANFO

IniciadorEnergía momentánea

Régimen de Velocidad Estable

Zona de alta velocidad

Velocidad de detonación (m/s)223


METODOS DE CARGUÍO SON DIFERENTES PARA DIFERENTES DIAMETROS

• Pequeños diámetros – 50 mm o menores, productos encartuchados o carguío neumático.

“NO FUMAR”

• Diámetros medianos– 50-100 mm, explosivos encartuchados o ANFO en bolsas

• Grandes diámetros– 100 mm, a mas carguío mecanizado

224


PEQUEÑOS DIAMETROS

• Iniciación del taladro en el fondo

• El cartucho cebo en el fondo debe tener el detonador mirando hacia la columna

• Correcta manera de insertar el detonador

• No rajar ni deformar el cartucho cebo

• El cartucho cebo tiene que ser compatible con el diámetro del taladro

• No atacar fuerte el cebo

• Carguío neumático en subterráneo.

226


DIÁMETRO MEDIANO

• Agentes de voladura en bolsas, dinamitas , hidrogeles

y emulsiones encartuchados

• Cebo encartuchado

• Explosivos resistentes al agua o ANFO en manga,

cuando hay agua

• Ahora es posible utilizar camiones pequeños

227


DIAMETROS GRANDES

• Cebo (primer) encartuchado hasta 150 mm Ø

• Primer debe ser un Booster HDP hasta 150 mm Ø

• Puede ser también un explosivo a granel

228


10. TÉCNICAS DE VOLADURA CONTROLADA


229



TÍPICO ESQUEMA DE VOLADURA DE CONTROL

230


TECNICAS DE VOLADURAS CONTROLADAS • Para controlar los efectos de una voladura y minimizar los daños en la paredes finales,

conservando la calidad de la estructura rocosa.

• Se basa en el principio de producir una falla de tensión a lo largo de la fila de taladros de

contorno, tratando de evitar que la roca se rompa por compresión.

• Es decir la presión generada por la expansión de gases dentro del taladro no debe

sobrepasar la resistencia a la compresión de la roca.

Las técnicas mas conocidas son:

Perforación en línea (line drilling).

Precorte (presplitting)

Recorte o voladura suave (smooth/cushion blasting)

Voladuras amortiguadas ( buffer blasting).

Columna de aire (air deck blasting)231


PERFORACION EN LINEA (LINE DRILLING)

• Es el mas antiguo y no es estrictamente una técnica de voladura, consiste en la

perforación de taladros a lo largo del contorno final.

• No son en general cargados con explosivos, pero si se cargan, solo se coloca

cordón detonante. La fractura en la fila de taladros se genera por el frente de

compresión causado por la voladura principal, generalmente se utilizan diámetros

no mayores a 76 mm (3”), con espaciamientos entre 1 a 4 veces el diámetro del

taladro.

• El espaciamiento depende del grado de fracturamiento existente en la roca. Se

acostumbra reducir el burden, espaciamiento entre un 25 a 50 % y el factor carga

de la fila de taladros de producción más cercana a la línea de control en un 50%.

232


DISEÑO TIPICO DE LINE DRILLING

233


PRECORTE (PRESPLITTING) (I)

• Consiste en generar una fractura en el contorno de la voladura, aislando así la roca a

fragmentar del resto del macizo rocoso.

• Los taladros se perforan con espaciamiento reducido, con su carga de explosivo

precalculado y se les detona simultáneamente antes que los taladros de producción.

• La fractura generada permitirá la disipación de la onda de compresión y de los gases

provenientes de los taladros de producción.

• Según la teoría de la elasticidad, asumiendo que la roca se comporta como un sólido

elástico y homogéneo, se pueden deducir las formulas que permiten el calculo del

espaciamiento entre taladros de precorte, de forma que crean una fractura de tensión

a lo largo de la fila de contorno.

• Las tensiones originadas por la detonación de un taladro pueden ser aproximadas al

caso de un tubo cilíndrico de espesor infinito.

234


PRECORTE (PRESPLITTING) (II)

• Es posible demostrar que las tensiones radiales y tangenciales a una determinada distancia del centro del tubo están dadas por:

Donde:σr y σt = Tensión radial y tangencial respectivamente.Pt = Presión de explosión dentro del taladro.rt = Radio del taladror = Distancia del centro del taladro al punto de medición.

2

r

rP ttr

2

r

rP ttt

235


PRECORTE (PRESPLITTING) (II)

• La tensión tangencial, será la más importante, ya que será responsable de

generar la fractura radial de tracción a lo largo del contorno de la voladura de

control. Integrando la ecuación que define la tensión tangencial, se puede

determinar la tensión tangencial total (σT) a lo largo de una línea radial, dada por:

ttT rP 2

236


PRECORTE (PRESPLITTING) (III)

• La fuerza (F) que resista la tensión tangencial total será el producto de la resistencia a

la tracción de la roca multiplicada por el área de aplicación de dicha tensión,

expresada por unidad de longitud:

• T es la resistencia a la tracción y S es el espaciamiento. Para que se genere una

fractura de tracción debe cumplir

Esto expresado en función del diámetro del taladro (Dt) será:

TrSF t )2(

TrSrP ttt )2(2

T

TPDS t

t

)(

237


PRECORTE (PRESPLITTING) (III)

• Esta ultima formula es mas efectiva en macizos rocosos homogéneos, para

calcular el espaciamiento optimo entre dos taladros de precorte una vez

conocido el diámetro del taladro.

• En precorte, es común utilizar taladros de pequeño diámetro que pueden

variar entre 50 a 100 mm, con espaciamientos entre 0.6 a 1.2 m y una

profundidad máxima de ~18m (60’).

• La tendencia actual es de utilizar el mismo diámetro de taladro que el

utilizado para la voladura de producción. Ello permite reducir costos, ya que

se puede utilizar un mayor espaciamiento.

238


RECORTE (TRIM/CUSHION BLASTING)

• Consiste en hacer una sola fila de taladros y detonar después de la voladura de producción y tiene como objetivo cortar el material excedente en la pared del banco, hasta la línea final de excavación para mejorar su estabilidad.

• Se cargan con explosivos desacoplados y se llena con atacado el resto del taladro. El atacado atenúa la onda de compresión transmitida a la roca, minimizando así los cráteres y sobreroturas.

• Se detonan simultáneamente o con retardos de ms entre ellos, generalmente el

espaciamiento es de 12 a 15 veces el diámetro del taladro y de 0.6 a 0.8 veces el burden.

• El smooth blasting, es muy similar a la de recorte, con la diferencia de que el smooth blasting se dispara inmediatamente después de los taladros de producción utilizando los mismos parámetros.

239


VOLADURA AMORTIGUADA (BUFFER BLASTING) (I)

• Consiste en modificar la ultima fila de la voladura de producción reduciendo el burden, espaciamiento y concentración de carga explosiva, para amortiguar la acción de la onda de compresión proveniente de los taladros de producción en la pared del banco..

• El burden es de 0.5 a 0.7 veces el burden de producción y el espaciamiento 1.0 a 1.25 veces del burden amortiguado.

• El factor de carga es 0.5 a 0.8 veces que el de la producción.

240


VOLADURA AMORTIGUADA (BUFFER BLASTING) (II)

• La carga explosiva puede ser estimada utilizando la formula de distancia escalada.

Donde:

d = Distancia del fondo del taladro hasta el centro de gravedad de los primeros 8 diámetros de la carga en pies (m).

K = Distancia escalada, cuyo valor varia entre 3.5 a 4.5 pie/lb1/3. (1.39 a 1.78 m/kg1/3), generalmente 4 pie/lb1/3.W = Carga explosiva en lb (kg)

3/1WKd

• Esta técnica de todas maneras usa atacado.

241


COLUMNA DE AIRE (AIR DECK BLASTING) (I)

Fue enunciada por Melnikov y Marenko, académicos rusos, hace varias décadas, pero su experimentación y su aceptación es relativamente reciente. La diferencia fundamental a las otras técnicas es que una cantidad específica de explosivos es cargado solo en el fondo del taladro y la mayor parte del taladro queda vacío, pero sellado con un tapón de aire cerca al collar y con atacado.

Según Bussey, uno de los que iniciaron su aplicación “La onda de choque va hacia arriba y se refleja del taco y produce esfuerzos en el área circundante al taladro de 3 a 5 veces mas grande que donde hay carga”.

Estos esfuerzos aumentan por la presión de los gases de espacio entre carga y carga, puede quedar ocupado por aire, o rellenado por el detritus de la perforación o en su defecto por tierra suelta.

La decisión por cualquiera de las opciones anteriores, es función también de los resultados observados en el terreno.

242


COLUMNA DE AIRE (AIR DECK BLASTING) (II)

• CARGAS DE BAJA DENSIDAD ESPACIADAS

Generalmente se usa ANFO de baja densidad, que son espaciados por tacos intermedios de aire, detritus y/o tierra suelta, se diferencia del caso anterior por dos razones: Utiliza iniciación múltiple y sirve para diámetros de taladros medianos a grandes por razones de diámetro crítico de este ANFO.

• CARGA DE FONDO CON COLUMNA DE AIRE

Su uso es mas recomendable en terrenos competentes, ya que en terrenos fisurados, los gases que deben hacer el trabajo de corte, escapan prematuramente por las fisuras que se traducen en perdida de energía y dan pobres resultados. La carga de fondo generalmente es un agente de voladura tipo ANFO o hidrogel

243


DISEÑOS DE CARGA EN TALADROS DE VOLADURA CONTROLADA EN FUNCIÓN AL DIÁMETRO

244


METODO DE CARGUÍO DE EXPLOSIVOS EN VOLADURA CONTROLADA LINEAS DESCENDENTES PUEDEN SER CORDON DETONANTE, NONEL, FULMINANTE

ELÉCTRICO O ELECTRÓNICO

245


DISEÑO DE CARGA UTILIZADOS EN TALADROS DE PRODUCCIÓN

(64 mm Ø con presencia de agua dinámica)

246


DISEÑO DE CARGA UTILIZADOS EN TALADROS DE PRECORTE

(64 mm Ø con presencia de agua)

247


EJEMPLO DE VOLADURA CONTROLADA CON COLUMBA DE AIRE (DIÁMETRO DE TALADRO:250 mm)

248


PROPIEDADES DE LOS MACIZOS ROCOSOS

• Tienen bastante influencia tanto en el diseño como en los resultados de la voladuras de contorno. Las propiedades más importantes son:

– Las resistencias dinámicas a la tracción y compresión.– Nivel de alteración de la roca.– Grado de fracturamiento, espaciamiento de discontinuidades, orientación de la

fracturas y relleno de las mismas.– Tensiones residuales del macizo rocoso.– Grado de homogeneidad de la formación rocosa.

PARAMETROS QUE INTERVIENEN EN UNA VOLADURA CONTROLADA

249


PROPIEDADES DEL EXPLOSIVO

• La presión del taladro que es la presión ejercida por la expansión de los gases de detonación, cuanto menor será el daño a la pared final de la voladura. Esta presión es aproximadamente la mitad de la presión de detonación del explosivo.

Donde:

Pt = Presión del explosivo generado por lo gases dentro del taladro.

ρe = Densidad del explosivo.

VOD= Velocidad de detonación del explosivo.

8

)( 2VODePt

250



Para reducir la presión dentro del taladro, se debe desacoplar y espaciar las cargas dentro del taladro, el grado de acople de una carga explosiva esta dada por:

Donde:CR= Relación de acoplamiento.De= diámetro de explosivo.Dt = diámetro del taladro.C= % del taladro cargado con explosivo.

t

eR D

DCC 2/1)(

251



• La expresión matemática que determina la presión dentro del taladro de una carga

desacoplada esta basada asumiendo que la expulsión de los gases desde el

volumen inicial del explosivo hasta el volumen final del taladro es adiabática, por lo

tanto:

Donde:

Es la relación entre los calores específicos a volumen y a presión constante

respectivamente (Cv/Cp), asignándoles un valor típico de La relación entre

ambos resulta.

Constante)()( te PVPV

2.14.22

t

et

t

et D

DP

D

DPPtd

252


•Ptd, es la presión dentro del taladro desacoplado, entonces para

una carga explosiva desacoplada y espaciada, la expresión

matemática será:


4.2

2/14.2)(

t

etRt D

DCPCPPtd

253


PRECISION EN LA PERFORACION

• La precisión en la perforación es mucho más importante que para cualquier otro

tipo de voladura.

• Los taladros deben encontrarse en el plano o superficie que se desea conseguir y

mantenerse paralelos en la distancia que ha sido fijada en los cálculos.

• Existen varias causas de desviaciones de los taladros y sus correctivos

correspondientes.

254


GEOMETRIA DE LA VOLADURA Y SECUENCIA DE INICIACION

Lo que se expone a continuación se refiere a las voladuras de precorte y recorte.

DIAMETRO DE PERFORACION

En los trabajos de banqueo, los diámetros de perforación más utilizados varían

entre 50 a 203 mm. Se ha comprobado que el radio del cilindro de la roca que

rodea al taladro que es afectado por la voladura es directamente proporcional al

diámetro del mismo, siempre se mantenga una relación constante entre su longitud

y diámetro.

255


ESPACIAMIENTO Y PROFUNDIDAD

El espaciamiento entre los taladros de una voladura de contorno, depende del tipo

de roca y del diámetro de perforación, y aumenta conforme también aumenta el

diámetro.

En voladuras de precorte la relación “S/Dt” puede estar entre 8 y 12, con un valor

medio de 10. En voladuras de recorte, la relación “S/Dt” están entre 13 y 16, con un

valor medio de 15.

GEOMETRIA DE LA VOLADURA Y SECUENCIA DE INICIACION

256



Una aproximación empírica que relaciona la dimensión de espaciamiento con las características del explosivo con o sin desacoplamiento y las propiedades dinámicas de las rocas en las voladuras de precorte, es la expresión que iguala la resistencia a la tracción de la roca a través del plano de corte con la presión ejercida por lo gases en las cañas de los taladros, suponiendo que estos actúan en un área equivalente al diámetro de dichos taladros.

Donde: S = Espaciamiento entre taladros. Dt = diámetro del taladro. Ptd = Presión dentro del taladro desacoplado. T = Resistencia a la tracción de la roca.

TDSDPtd tt )(

257



Si las tensiones in-situ son altas, la ecuación anterior puede modificarse añadiendo las tensiones normales que actúan sobre el plano de precorte:

NN

T

TPtdS

)(

T

TPtdDS t

)(

258


DENSIDAD LINEAL DE CARGA

• La densidad lineal de carga de explosivo, debe realizarse teniendo en cuenta las siguientes premisas:

• Producir una presión de taladro inferior a la resistencia dinámica a la compresión de la roca.

• Controlar el nivel de vibración generado en la voladura que induce unas tensiones en la roca susceptibles de producir roturas en la misma.

• Para el cálculo aproximado y rápido de la cantidad de explosivo necesario para diseñar una voladura de contorno, pueden emplearse las siguientes expresiones:

• Las ecuaciones anteriores son deducidas como valores promedios para

explosivos con una densidad de 1.2 g/cc y una roca con características también medias.

251 )(105.8)/( mmDmkgq t

130

)()/( 2 mmD

mKgq tN

259


TIEMPOS DE RETARDO Y SECUENCIAS DE INICIACION

• Como ya se ha indicado, la aparición de una grieta a lo largo de una fila de

taladros, esta basada en el efecto casi simultaneo de la respectivas ondas de

choque, por ello los mejores resultados se obtendrán cuando los taladros estén

conectados a la misma línea de cordón detonante o iniciados con detonadores

del mismo numero ó periodo.

• Cuando por problemas de vibraciones, debe reducirse la cantidad de explosivo

detonado por unidad de tiempo, se puede intercalar retardos de ms entre

distintos grupos de taladros o iniciar cada grupo con un detonador de

microretardo de distinto numero ó periodo.

260


EVALUACION DE RESULTADOS

• La evaluación de los resultados obtenidos en una voladura de contorno, puede hacerse de forma cuantitativa y cualitativa.

• La evaluación cuantitativa se basa en calculo del factor de cañas visibles “FCV”, que es el cociente entre la longitud de la cañas variables y la longitud perforada.

• pero para optimizar resultados es mas importante un análisis conjunto de la superficie obtenida para cada tipo de daño, que aparece y su posible origen y luego corregirlo con las soluciones existentes.

261


VOLADURA DE PRECORTE EN MINA A TAJO ABIERTO

262


CLASE DE ROCAFACTOR DE CARGA

RECOMENDADO POR DISPARO (lb/yd3)

MÁXIMO AVANCE PERMITIDO DE TÚNELES

POR DISPARO (pie)

MÁXIMO AVANCE PERMITIDO EN BANQUEO

(pie)

1 3.7 12 No Max

2 3.5 7 – 9 14 – 18

3 3.0 6 – 7 12 – 14

4 1.7 4 – 5 8 – 10

5 1.3 4 8

ESPECIFICACIONES GENERALES PARA TÚNELES

266


Formación de una cara libre a una distancia Bc del perímetro resultante de los taladros de producción

Rocas de mayor tamaño en la región del perímetro respecto a los taladros de producción

FORMACION DEL PERIMETRO CON PRECORTE EN SUBTERRANEO

267

CONTRATISTAS SAC

11. FUNDAMENTOS DE LA CONMINUCIÓN




Los modelos tradicionales usados para explicar los efectos de explosivo sobre la roca,

se han basado en roca intacta sin fracturas. Sin embargo, en la realidad el macizo

rocoso esta afectado por una serie de juntas y fracturas a causa de su naturaleza

geológica y tectónica sufrida.

Griffith (1924) ha mostrado que el inicio del fracturamiento de la roca esta relacionada

con la concentración de esfuerzos alrededor de las grietas existentes, y en el cual la

unión débil del material es la zona crítica del desarrollo del rompimiento de la roca.

FUNDAMENTOS DE LA CONMINUCION

269


También demostró que para la creación de nuevas grietas superficiales, las tensiones

disponibles ( σ ) deben satisfacer los requerimientos de energía dados por la expresión:

Donde: C, es la longitud de la grieta


Constante. 50C

270


•Una roca a ser volada, puede presentar tres tipos de grietas iníciales en las

paredes del taladro: microfracturas de Griffith, fracturas creadas por la perforación y

las juntas naturales de macizo rocoso.

•Las dos ultimas son generalmente las mas grandes en términos de abertura y

dimensión y por lo tanto ellas absorben la mayor parte de la energía liberada.

•Su orientación y espaciamiento con respecto a la posición del taladro gobierna el

tipo de fragmentación que resultará desde de las grietas iníciales generadas por la

acción de las ondas de tensión, a continuación se propagan las fracturas y el cruce

de ellas por la expansión de los gases del explosivo.


271


• Suponiendo la equivalencia de la longitud de las grietas y la dimensión del bloque es posible correlacionar estos conceptos con la Teoría de Comminucion de Bond expresada como:

Donde W es la energía liberada en una voladura, medida en KWh/t de roca fragmentada y S80 es el tamaño del 80% del producto pasante (Bond, 1959)

• Estos conceptos han sido aplicados para cuantificar la rotura de la roca diaclasada mediante voladuras, implicando tamaños representativos de bloques antes y después de la acción del explosivo. Da Gama & López Jimeno (1993) expresaron dicha relación como:

Donde: Sa y Sb son las dimensiones mas grandes de bloques y después y antes de la voladura

Constante. 5080SW


Constante.

50

SbSa

W

272


• EFECTOS PRIMARIOS

• Características de la roca

• Factor de carga

• EFECTOS SEGUNDARIOS

• Distribución de explosivo (Ø)

• Tipo de explosivo (VoD, Densidad)

• Precisión de los retardos

• Los tiempos entre taladros

• Relación espaciamiento / burden

INFLUENCIA EN LA GRANULOMETRÍA

273


• Tamaño de los bloques

• Características de las fracturas

– Apretadas y llenadas con cuarzo

– Llenadas con material blando y suave

– Abiertas

• Dureza (resistencia a la compresión)

CARACTERÍSTICAS DE LA ROCA

274


EL EFECTO DE LA ROCA

Proceso de quebramiento

275


• La ecuación fundamental de Bond

EL EFECTO DE LA ROCA

276


• En la ecuación de Bond. la energía E, es la del explosivo

FACTOR DE CARGA

277


Contornos deiso-energía

Obtenido por software como 2DBench (JKSimBlast, Australia) y QEDPlus (Austin Powder)

DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA

278


12. PREDICCIÓN DE LA FRAGMENTACIÓN DE UN MACIZO ROCOSO


280



1. Fragmentación de un macizo rocoso por acción de un explosivo y sus

efectos principales.

2. Modelos de Predicción.

3. Métodos de Evaluación.

4. Técnicas de predicción de vibraciones utilizando JKSimblast

FRAGMENTACIÓN

281


FRAGMENTACIÓN DESEADA

282


FRAGMENTACIÓN EN LA PRÁCTICA

283


FRAGMENTACIÓN NO DESEADA

284


FRAGMENTACIÓN DE ROCAS

• Predecir la fragmentación de rocas por la acción del explosivo, es complejo debido al

gran numero de variables controlables y no controlables.

• El diseño de una voladura esta basado normalmente en criterios empíricos, mediantes

formulas aproximadas y con programas informáticos pero con limitaciones de base física

y geomecánica.

• Una aproximación que correlaciona la energía liberada por el explosivo con la reducción

de tamaño del bloques a causa de la voladura, se basa en concepto de inicio de

fracturación y su propagación que permite reducir fragmentos.

285


• El primer paso en la fragmentación total de la roca en un proceso minero es la

voladura, seguido por la trituración mecánica, cribado y molienda que reducen mas

el tamaño de los fragmentos.

• La alimentación a las trituradoras deben tener un tamaño máximo, cuando es mayor

se requiere la fragmentación secundaria, lo que es perjudicial en términos de tiempo,

costo e impacto ambiental.

• Por lo que, en la práctica, evitar la fragmentación secundaria es una medida de la

eficiencia de la voladura, así como del expertise de los ingenieros de voladuras.


286


GRUPO VARIABLE

EXPLOSIVOSPresión de detonación, VoD energía mínima disponible, volumen de gases y densidad.

CARGA DE EXPLOSIVOS

Dimensiones de la carga (diámetro y longitud), tipo y punto de ubicación del iniciador, atacado y desacoplamiento.

PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO

Densidad, velocidad sísmica de propagación, absorción de la energía de tensión a compresión y tracción, variabilidad y estructuras.

TABLA 1 PRINCIPALES VARIABLES QUE INFLUYEN EN LA VOLADURA

(Atchinson 1968)

287


• Otras variables de importancia son el numero de caras libres, el tiempo de retardo,

secuencia de encendido, la presencia de agua, etc.

• El modelo Kuz Ram (Cunningham, 1983), ha tenido alguna aceptación, sin embargo,

en macizos rocosos con diaclasamiento, no ha dado resultados fiables por lo que ha

sido modificado.

• Una propuesta es ampliamente aceptada, es considerar que el macizo rocoso esta

afectado por planos de fracturas y otras discontinuidades que actúan durante el

fenómeno de la fragmentación.


288


• Para el diseño de una voladura, entonces debemos conocer la distribución de tamaños

de los bloques en que se divide el macizo rocoso para la aplicación correcta de la

energía del explosivo.

• Este concepto fue propuesto primero por Da Gama, (1977) y mas tarde adoptado por

otros como: Borquez (1981), Yang & Rustan (1983); Lande (1983); Klein (1990); etc.

• También otros autores como Ouchterlony describen diferentes técnicas para

determinar el tamaño de los fragmentos resultantes de la voladura.


289


• El proceso de fragmentación de la roca es totalmente complejo para

usar modelos teóricos.

• Modelos empíricos son útiles, fáciles, y producen predicciones rápidas

(pero son mas pedagógicos que precisos).

• Con datos reales, se pueden proveer tendencias confiables.

• Son herramientas buenas del ingeniero para mejorar la eficiencia de las

voladuras, pero indican tendencias más que resultados absolutos.

MODELOS DE FRAGMENTACIÓN

290


• Descripción gráfica de la variabilidad de los tamaños de los fragmentos quebrados

GRANULOMETRÍA

291


ÍNDICE DE UNIFORMIDAD

292


TAMAÑO PROMEDIO

293


• Factores que afectan el nivel de energía y se relaciona con el tamaño

promedio

• Factores que afectan la distribución de la energía y se relaciona con el

Índice de Uniformidad

CLASIFICACIÓN DE PARÁMETROS

294


• RMD con valores 10 – 50,

F (débil y polvorosa, bloqueada, masiva)

• JF con valores 10 – 50,

F (espaciamiento de las fracturas)

• JO con valores 20 – 40

F (orientación de las fracturas)

ESTIMACIÓN DE FACTOR DE ROCA

Los factores JF y JO aplican solamente en roca con bloques

295


MÉTODOS INCLUYEN:

Granulometría (análisis de las imágenes).

Granulometría (zarandeo).

Rendimiento de la pala (Dispatch).

Producción de la chancadora.

Producción del molino SAG.

Recuperación en la lixiviación.

MEDICIÓN DE FRAGMENTACIÓN

296


RAZONES PARA MEDICIÓN:

– Para optimizar procesos en tajo (pala/camión).

– Para optimizar procesos globales (incluido planta).

OPTIMIZAR ACOPLAMIENTO PALA/CAMIÓN:

– % > 500 mm controla factor de llenado de cuchara.

– Método fotográfico es adecuado?

– Análisis de datos de Dispatch parece ser más relevante.

MEDICIÓN DE FRAGMENTACIÓN

297


PERFORACIÓN: EL PRIMER GRAN PASO

298


ÉXITO DE LA VOLADURA, PARTE DEL ÉXITO INDIVIDUAL

Típica malla triangular (Burden= b; Espaciamiento = s)

299


ÉXITO DE LA VOLADURA, PARTE DEL ÉXITO INDIVIDUAL

Típica malla triangular (Burden= b; Espaciamiento = s)

300


ENERGÍA

• La desviación en la perforación, significa perder el control de la ubicación deseada/necesaria de los explosivos y de la cantidad requerida, en el macizo rocoso, “siendo el propósito de los taladros ubicar la energía del explosivo en el lugar adecuado”

• ecuación desarrollada por Kleine (1993)

301


ENERGÍA

Pérdida del control de los Niveles de Energía-Taladro.

302


ENERGÍA OPTIMIZADA PARA IMPLEMENTACIÓN

• Distribución de la energía en la cota a mitad del banco de un proyecto

303



Distribución de la energía en sección

304


La rotura y fragmentación eficiente del macizo rocoso, contribuye al beneficio global

del ciclo de minado, por lo que es importante la predicción porcentual de la

granulometría mediante un algoritmo matemático.

- JKMRC Fragmentation Model

- Fragmentation (Kuz-Ram Model)

PRUEBA Y ERROR (ANTES)

Reemplazada ahora por herramientas

computacionales (JKSimBlast)

305



MODELO DE PREDICCIÓN DE LA FRAGMENTACIÓN

JKMRC Fragmentation Model y Fragmentation (Kuz-Ram Model), es necesario realizar un mapeo previo del área en estudio con la tabla propuesta por Lilly 1986 (Índice de Volabilidad).

306


MODELO DE PREDICCIÓN DE LA FRAGMENTACIÓN

• El macizo rocozo in-situ es un material discontinuo, raramente es una formación uniforme masiva y es influenciado a menudo por muchas características geológicas que influyen en el comportamiento de la propagación de la onda de tensión frente a cualquier carga dinámica (voladura).

307


CURVA DE FRAGMENTACIÓN Y DOMINIOS ESTRUCTURALES

Es posible obtener una misma granulometría en diferentes dominios estructurales??

308


CURVA GRANULOMÉTRICA • Algoritmo Matemático de Fragmentación

Predicción porcentual de la granulometría.309


ALGORITMO MATEMÁTICO DE FRAGMENTACIÓN

Tratamiento Computacional Previo 310


MEDICIÓN Y COMPARACIÓN

311


ANALISIS CORPORATIVO DE LA ENERGIA

312


ANÁLISIS COMPARATIVO DE LA ENERGÍA

ALANFO VS EMULSIÓN: Vista en

planta, 1m. debajo del nivel de

piso del banco, en la zona del

taco, la energía para el ALANFO

es deficiente preacondicionando

esta zona a sobre tamaños

313


ANÁLISIS COMPARATIVO DE LA ENERGÍA

• ALANFO VS EMULSIÓN:

Vista en sección, el halo

de energía para el

ALANFO es menor

(deficiencia energética) en

la zona del taco, banco y

subdrilling.

314


PROBLEMÁTICA DE LA VOLADURA

315


REALIZADA EN TALADROS CON DIÁMETRO DE 9 7/8", ZONA DE MINERAL

COMPARATIVO GENERAL DE NUMERO DE PASES Alanfo Vs. Emulsion (Pala Electrica)

316


CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

• Para que un diseño funcione, tiene que ser muy bien implementado en el campo.

• La perforación es un aspecto fundamental en la implementación de un diseño de

voladura en el campo.

• El cálculo tradicional del factor de carga (Fc) es una pobre referencia sobre el

cálculo de la cantidad de energía de detonación.

• EL JKSimBlast, Maneja la información a través de una base de datos de tipo MDB,

la cual es compatible con Microsoft Access y por lo tanto con la plataforma

Windows.

317


VOLADURA CON BUEN CONTROL

318



319



320



321



322



323


VOLADURA CON MENOR CONTROL

324



325



326



327


DESPLAZAMIENTO HORIZONTAL ANTES DE EYECCIONES

EVALUACIÓN DEL TACO

328


CASO PRÁCTICO 1

329


CASO PRÁCTICO 2

333

CONTRATISTAS SAC

13. DETERMINACIÓN DE HALOS DE ENERGÍA

13. DETERMINACIÓN DE HALOS DE ENERGÍA



337


DEFINICIÓN

El Halo de Energía, es la concentración de energía que brindarán la(s) carga(s)

explosiva(s) detonada(s). Los resultados pueden darse en densidad de energía o

densidad de masa de explosivo y dar resultados expresados en megajoules por

tonelada o metro cúbico, o el formulario más común de Kg/t. y Kg/m3.

La resultante de los niveles de distribución de energía explosiva (envolvente esférica)

alrededor de un taladro, es totalmente tridimensional y puede usarse como una

herramienta (de diseño óptimo de voladura) para determinar la geometría del burden y

espaciamiento o para verificar las cargas anómalas en un diseño de la voladura.

HALO DE ENERGÍA

338


Analiza la probabilidad de taladros afectados entre si.

Ayuda a identificar la presión de muerte del explosivo en taladros próximos ó mejor

aún para poder incrementar o reducir Kgs. de explosivo en una medio geoestructural,

o variar tipos de cargas y/o explosivos, que resultaran en variados niveles de energía

en relación directa a la distancia de su núcleo de detonación, y las áreas unitarias de

los taladros, con la finalidad de conseguir las densidades de energía óptima o para

alternar estas densidades y satisfacer el requerimiento de la energía global optima del

proyecto a disparar, considerando que no solo es mineral que tenemos que fragmentar

con una granulometría adecuada requerida por la planta de la mina, sino que también

el análisis se extiende a una adecuada distribución de fragmentación del desmonte

destinada a botaderos.


339



CASO REAL DE DISEÑO Y CARGA EXPLOSIVA CASO OPTIMIZADO DE DISEÑO Y CARGA EXPLOSIVA

340


MALLA TRIANGULAR 6.8 O 6.5 (HA 37 + ANFO)

Taco 6.8 m

ANFO 1.7 m

HA–37 8.0 m

Sobreperforación 1. 5 m

341


5.106 m

4.059 m

2.975 m

4.802 m

4.168 m

2.877 m 2.779 m

4.708 m

4.267 m


342


4.505 m

4.476 m

2.574 m

4.109 m

4.676 m

2.278 m


343


Taco 6.8 m

ANFO 9.7 m


MALLA TRIANGULAR 6.8 O 6.5 (ANFO)

344


4.630 m

4.135 m

2.641 m

4.427 m

4.350 m

2.541 m 2.442 m

4.225 m

4.457 m


345


4.124 m

4.564 m

2.342 m

3.727 m

4.857 m

2.038 m


346


MALLA TRIANGULAR 6.0 (HA 37 + AIRE + ANFO)

Taco 4.0 m

ANFO 1.2 m

HA–37 9.3 m


Aire 2.0 m

347


5.120 m

1.620 m

3.033 m

4.920 m

1.821 m

2.873 m 2.777 m

4.722 m

1.819 m


3.400 m

3.200 m 3.100 m

348


4.523 m

1.926 m

2.627 m

4.110 m

2.228 m

2.321 m


2.992 m

2.601 m

349



350

CONTRATISTAS SAC

14. PLANEAMIENTO EN OPERACIONES DE PERFORACIÓN Y VOLADURA EN PROYECTOS

DE CONSTRUCCIÓN


351



CARACTERÍSTICAS DE UN PLAN

FLEXIBILIDAD:Previa y relacionada

con la acción a realizar.

SELECTIVIDAD:Elección de objetivos, metas y de medios par alcanzarlos.

INTENCIONALIDAD:Esfuerzo voluntario de

construcción conceptual y práctica del futuro deseado.

ANTICIPACIÓN: Imaginación para la ideación de

futuros posibles.

DIRECCIONALIDAD: Orientación de la acción hacia

un sentido querido y predeterminado.

352


HERRAMIENTAS DE PLANIFICACIÓN

CA Super -Project Micro Planner Manager Primavera project Planner

P3 Primavera Project

Management P6 Suretrack Project Planner Modulo de Gestion de

Proyectos S10 TurboProject Time Line Project Scheduler Milestones AutoPlan

KPIs Diagrama de Gantt Técnica de

Evaluación y Revisión de Programas PERT - Camino Crítico CPM

HERRAMIENTAS INFORMÁTICAS MÉTODOS DE CONTROL

353


EL MÉTODO PERT/CPM

Program Evaluation and Review Technique / Critical Path Method.

Generalmente se denominan técnicas PERT al conjunto de modelos abstractos para la programación y análisis de proyectos de ingeniería. Estas técnicas nos ayudan a programar un proyecto con el costo mínimo y la duración más adecuada.

Aplicaciones:

Determinar las actividades necesarias y cuando lo son. Buscar el plazo mínimo de ejecución del proyecto. Buscar las ligaduras temporales entre actividades del proyecto. Identificar las actividades críticas, es decir, aquellas cuyo retraso en la

ejecución supone un retraso del proyecto completo.

354


EL MÉTODO PERT/CPM

APLICACIONES

Identificar el camino crítico, que es aquel formado por la secuencia de

actividades críticas del proyecto.

Detectar y cuantificar las holguras de las actividades no críticas, es decir, el

tiempo que pueden retrasarse (en su comienzo o finalización) sin que el

proyecto se vea retrasado por ello.

Si se está fuera de tiempo durante la ejecución del proyecto, señala las

actividades que hay que forzar.

Nos da un proyecto de costo mínimo.

355


PLANIFICACIÓN DE RECURSOS - ERP

• Los insumos (materiales, piezas, energía y servicios)

• Las instalaciones y equipos

• El personal

• La información

• El dinero

ERP= Enterprise Resourse Planning

356


PLANIFICACIÓN FINANCIERA

La planificación financiera es una técnica que reúne un conjunto de métodos,

instrumentos y objetivos con el fin de establecer en una empresa pronósticos y metas

económicas y financieras por alcanzar, tomando en cuenta los medios que se tienen y los

que se requieren para lograrlo.

De Costo

De Beneficio

De Riesgo

De Sensibilidad

357


OBJETIVOS DE UN PLAN EN PERFORACIÓN Y VOLADURA DE ROCAS

Planificar las operaciones.

Minimizar los costos de operación.

Generar un plan estratégico secuencial de las operaciones de perforación,

voladura y limpieza de la zona de trabajo.

Optimizar materiales, recursos humanos en las operaciones.

Permite predecir los eventos y prevenir los mismos ante cualquier

inconveniente.

358


¿QUE SE DESEA DE LA VOLADURA?

359

Obtener una fragmentación óptima minimizando el daño al macizo rocoso con la consecuente mejora en la estabilidad de taludes.

BAJO NIVEL DE VIBRACIONES

UNA PILA VOLADA DE ALTA PRODUCTIVIDAD

MÍNIMO DAÑO

LOGRO DE PISOS

FRAGMENTACIÓN ESPERADA

MAXIMIZAR LA PRODUCTIVIDAD, DISMINUIR EL COSTO POR TON, MAXIMIZAR EL TAMAÑO DE VOLADURA.

MÍNIMA PROYECCIÓN(FLY ROCKS)


VARIABLES DE ENTRADA Y DE SALIDA

360


RENDIMIENTO OPTIMO DE VOLADURAS

Refinamiento

Evaluación del sitio

Diseño

Preparación

Marcación

Perforación

Carguío de Taladros

Registro de Voladura

Limpieza de la voladura

Evaluación

Enfoque de grupo para lograr un óptimo rendimiento de voladura (ProBlast de John Floyd)

361


RENDIMIENTO OPTIMO DE EXPLOSIVO

LAS TRES CLAVES PARA LOGRAR UN RENDIMIENTO ÓPTIMO DE LOS EXPLOSIVOS

Rendimiento optimo de explosivosDist

ribuc

ión de

Energí

a

Confinamiento de Energía

Nivel de energía de los explosivos

362


¿QUÉ HACEN LOS INGENIEROS DE VOLADURA?

1.- Diseño de Voladura

2.- Preparación protocolo de voladura

3.- Instalación de sismógrafos

4.- Carga de taladros con explosivos

5.- Amarre de la voladura

6.- Señal de advertencia – Todo despejado

7.- Fuego en el Taladro!

8.- Inspección del Sitio

9.-Llevar records de voladura 363


CICLO TÍPICO DE VOLADURA

Perforación Ubicación

de taladros Diseño de carga

Carguío de taladros

Voladura LimpiezaCobertura

364


IMPORTANCIA DEL MODELAMIENTO 3D

Permite visualizar la zona de trabajo.

Permite realizar cálculos de volumen.

Permite visualizar los frentes de operación y la complejidad del trabajo.

365


VISTA 3D DE LA ZONA DE CORTE EN ROCA DE LOS PORTALES DE TÚNEL

• Caso: Portales del Tunel Santa Rosa (60 000m3 de roca)366


EJEMPLO DE LAGUNAS NORTE VOLADURA CONTROLADA MUY CERCANA A INFRESTRUCTURAS

367


Diseño malla de perforaciónTipo Pre corte

Burden. 1.5 mEspaciamiento. 1.2 mLongitud de taladro. 3 mDiámetro de Taladro. 2.5 Pulg.Factor de carga. 0.17 kg/m3

1m3 m

1/4

1/4

1/4

1/4

Camara de Aire

Camara de Aire

Camara de Aire

Emulsion

EJEMPLO DE LAGUNAS NORTE VOLADURA CONTROLADA MUY CERCANA A INFRESTRUCTURAS

368


CASO ATACOCHA: VOLADURA EN CANTERAS

ZONA DE DISPARO ADICIONAL (proximo a cubrirse por material de desmonte)

ZONA DE ACUMULACIÓN DE DESMONTE DE MINA

AREA = 659m2N° DE DISPAROS=2LONG DE PERF= 5TOTAL PROF: 10VOLUMEN= 6590m3

369


SECUENCIA DE MODELAMIENTO Y CONTROL

TIN ORIGINAL MODELAMIENTO

PLANEAMIENTOCONTROL

370


PLANEAMIENTO DE PERFORACION Y AVANCE

371

PERFORACIÓN CON MARTILLO NEUMÁTICO PERFORACIÓN CON ROCK DRILL HIDRÁULICO


CORTE EN LADERA CORTE CERRADO


DISEÑO DE PARAMETROS ESPACIAMIENTO : BURDEN

373


ESPACIAMIENTO : BURDEN

• Alterna• Alterna • Alterna

374


ANALISIS DE P.U TROCHADO CON MAQUINA MANUAL (TROCHADO)


ANALISIS DE P.U CON TRACKDRILL HIDRAULICO (TROCHADO)


EJEMPLO DE PARÁMETROS DE PERFORACIÓN Y VOLADURA

PARAMETROS DE PERFORACIÓNDiametro (D) Pulg. 2.5Burden (B) m 2.0Espaciamiento (S) m 2.0Altura de banco (Hb) m 3.1Sobre Perf (J) m 0.3Long. Taladro (Ht) m 3.4Volumen por taladro m3/tal 12.4Indice de Perforación m3/m 3.6

DISEÑO DE CARGA

Densidad del explosivo g/cc 0.80

Densidad lineal Kg/m 2.5Taco 1 m 1.7Long. de carga 1 m 1.7Cantidad de explosivo 1 Kg 4.3Taco 2 m 0.0Long. de carga 2 m 0.0Cantidad de explosivo 2 Kg 0.0Taco 3 m 0.0Long. de carga 3 m 0.0Cantidad de explosivo 3 Kg 0.0Total explosivo por taladro Kg 4.3Factor carga Kg/m3 0.35

377


DISTRIBUCIÓN DE VELOCIDAD DE PENETRACIÓN (ROP)

378

Color Clase [m/hr] Frecuencia

0 - 20 020 - 30 230 - 40 340 - 60 660 - 80 1380 - 120 28

Min 24.1 m/hrMax 107.2 m/hr

Metros por Hora


SECUENCIA DE ENCENDIDO EN ECHELON - SISTEMA NONEL

Parámetros de perforación y voladura

Av. Burden 2.5 m Charge Mass 646.5 Kg Av. Spacing 2.5 m Charge Energy 2,411.60 MJ Hole Length 6 m POWDER FACTOR 0.363 kg/m³ Volume 1,781.20 m³ POWDER FACTOR 0.137 kg/t Rock SG 2.65

ENERGY FACTOR 1.354 MJ/m³

Tonnage 4,720.30 tonnes ENERGY FACTOR 0.511 MJ/t Marked Holes 50

Diameter 76 mm

CARA LIBRE

379


SECUENCIA DE ENCENDIDO EN ECHELON - SISTEMA NONEL


Av. Burden 2.5 m Charge Mass 646.5 Kg Av. Spacing 2.5 m Charge Energy 2,411.60 MJ Hole Length 6 m POWDER FACTOR 0.363 kg/m³ Volume 1,781.20 m³ POWDER FACTOR 0.137 kg/t Rock SG 2.65



Diameter 76 mm

CARA LIBRE

380


SECUENCIA DE ENCENDIDO EN “V” - SISTEMA NONEL

C A R A L I B R E


Av. Burden 2.5 m Charge Mass 591.7 kg Av. Spacing 2.5 m Charge Energy 2,181.30 MJ Hole Length 6 m POWDER FACTOR 0.332 kg/m³ Volume 1,781.20 m³ POWDER FACTOR 0.125 kg/t Rock SG 2.65



Diameter 76 mm

381


SECUENCIA DE ENCENDIDO EN “V” - SISTEMA NONEL

C A R A L I B R E

382


ANÁLISIS DE DISEÑO Y SIMULACIÓN DE VOLADURA

383

Voladura 3245-01/02/60A


DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA EN LA VOLADURA (CASO REAL)“CALIDAD EN LA IMPLEMENTACIÓN”

384

PROYECTO CO10-07B x S = 4.3x 4.3

42 Taladros

9 (20%) > 0.4m12 (30%) : 0.3m a 0.4m21 (50%): < 0.2m

UNA DISTRIBUCIÓN ESPACIAL NO UNIFORME, EN CASOS DE ROCAS MUY COMPETENTES PUEDE SER CAUSA ALTA VARIABILIDAD EN LOS RESULTADOS DE FRAGMENTACIÓN (SOBRETAMAÑOS)

Voladura 3245-01/02/60A


15. EXPERIENCIAS DE VOLADURA DE ROCAS EN LA APERTURA DE GRANDES PROYECTOS MINEROS

385




PERFORACIÓN Y VOLADURADE ROCAS PROYECTO “TOROMOCHO”




PROCEDIMIENTO

El procedimiento de trabajo consiste en diseñar la malla de perforación y voladura mediante modelos matemáticos, teniendo en cuenta las variables que se muestra en el siguiente diagrama:


VARIABLES DE PERFORACIÓN Y VOLADURA


PLANEAMIENTO (Oficina Técnica)

INFORMACIÓN GEOTÉCNICA

TOPOGRAFIA

QA/QC

PEVOEX CONTRATISTAS SAC (CONTROL DE EQUIPOS)

PLANEAMIENTO PERFORACION Y

VOLADURA

SUPERVISION JACOBSVOLADURA

OPERACION PERFORACIÓN

DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE VOLADURA


ENTRADA DE DATOS

1.- ENTRAR EL VALOR DEL DIAMETRO 4,0 plgs.

2.- ELEGIR LA DENSIDAD DEL EXPLOSIVO

DONDE:

ElegirExplosivo

Elegir%

Densidad del Explosivo

(gr/cc)

B Burden (pies) ANFO 100 0,8

d Diámetro de la carga ( pulg.) Emulsion 0 1,15

ρe Densidad del explosivo (gr/cc). 0,8 gr/cc

ρr Densidad de la roca (gr/cc). 5.- ENTRAR LA DENSIDAD DE LA ROCA 2,4 gr/cc

6.- ENTRAR LA ALTURA 29,5 Pies

7.- RESULTADOS:

BURDEN = 8,91 pies 2,72 m

ESPACIAMIENTO=

ESPACIAMIENTO Barrenos de una fila instantaneos H < 4B E= 22,65 Pies 6,91 m

Barrenos de una fila instantaneos H ≥ 4B E= 17,82 Pies 5,43 m

H < 4B E= (H+2B)/3

H ≥ 4B E= 2B Barrenos de una fila secuenciadosH < 4B E= 11,49 Pies 3,50 m

H ≥ 4B E= 12,47 Pies 3,80 m

Barrenos de una fila secuenciados

H < 4B E= (H+7B)/8 TACO= 6,24 Pies 1,90 m

H ≥ 4B E= 1.4B SOBREPERFORACION= 2,67 Pies 0,81 m

*

TACOT= 0.7 B BURDEN = 2,72 m

ESPACIAMIENTO = 3,50 m

SOBREPERFORACION TACO = 1,90 m

J= 0.3B SOBREPERFORACIO = 0,81 m

MODELO MATEMÁTICO DE KONYA

VALORES DE LOS POSIBLES PARAMETROS A UTILIZAR

0.33

B=3.15*d* e

r

e2 + 1.5 x d

r

B

CALCULO DE PARAMETROS DE PERFORACIÓN Y VOLADURA


1 ENTRADA DE DATOS 3 ELEGIR CONSTANTES PARA LA OBTENCION DE PARAMETROS1.- Valor del diámetro 4,0 Pulgs.

2.- Elegir la densidad del Explosivo KL = 2,2

Ke = 1,2

Elegir

Explosivo

Elegir

%

Densidad del Explosivo

(gr/cc) Kt = 0,7

ANFO 100 0,80 Ks = 0,2Emulsion 0 1,15

DONDE: 4 RESULTADOS :Ponderado: 0,80 gr/cc

B Burden (Pies) 9,8 Pies 2,99 mD Diametro del taladro (Pulg) BURDEN (pies) 11,8 Pies 3,58 m

KB Constante que depende de la clase de roca y del tipo de explosivo empleado. 21,3 Pies 6,50 m

2,0 Pies 0,60 mTabla para hallar "KB" 6,9 Pies 2,09 m

ρ ( 0.8 - 0.9 ) gr/cc 10,00 8,33 6,67 VALORES DE LOS POSIBLES PARAMETROS A UTILIZARBlanda Media Dura ρ ( 1.0 - 1.2 ) gr/cc 11,67 10,00 8,33

30 25 20 ρ ( 1.3 - 1.4 ) gr/cc 13,33 11,67 10,00

35 30 25 TIPO DE ROCA DEL PROYECTO CALCULO DE BURDEN 3,0 m

40 35 30 % de Roca Blanda 88% KB = (88%x30 + 12%x25) / 100% = 29,4 3,6 m

% de Roca Media 12% 0,6 m

B = (29,4 x 4") / 12 = 9,8 pies 6,5 m

2,1 m

PROFUNDIDAD DE TALADRO B = 9,8 pies

L = (KL X B) KL = [1.5-4] 2 ENTRAR EL VALOR DE LA TABLA ANTERIOR SEGÚN 5 PARAMETROS DE OPERACIÓN SEGÚN RESULTADO DE DISPAROSLA DENSIDAD DEL EXPLOSIVO Y TIPO DE ROCA

ESPACIAMIENTO 3.0 m

3.5 mE = (Ke x B) TABLA DE RANGO VALORES QUE SE PUEDE OBTENER CON EL DIAMETRO ELEGIDO 0.5 m

6.5 mKe: 2.0 Para iniciacion simultanea de Taladros MINIMO MAXIMO 2,6 mKe: 1.0 para taladros secuenciados con retardos largos L= PROFUNDIDAD DEL TALADRO: 14,7 - 39,2 pies 0,4 kg/m3

Ke: [1.2-1.8] para taladros secuenciados con retardos cortos E= ESPACIAMIENTO: pies 2.0 Para iniciacion simultanea de Taladros 19,6 pies 6

LONGITUD DEL TACO 1.0 para taladros secuenciados con retardos largos 9,8 piesT= (Kt x B) Kt = [0.7-1.6] [1.2-1.8] para taladros secuenciados con retardos cortos 11,8 - 17,6 pies

SOBREPERFORACION T= LONGITUD DEL TACO 6,9 - 15,7 pies TRIANGULARSc = (Ks x B) Ks = [0.2-1] J= SOBREPERFORACION 2,0 - 9,8 pies EQUILATERA

B =

3,0

m

E = 3.5 m

MODELO MATEMÁTICO DE ASH

BURDEN

BURDEN

BURDEN SEGÚNTIPO DE ROCA (pies)

Alta densidad (1.3-1.4)gr/ccAlta Potencia

TIPO DE EXPLOSIVOTIPO DE ROCA

Baja densidad (0.8-0.9)gr/ccBaja PotenciaDensidad media (1.0-1.2)gr/ccPotencia media

TIPO DEL EXPLOSIVOBLANDA MEDIA DURA

PROFUNDIDAD DE TALADRO LONGITUD DEL TACO FACTOR DE CARGA

TIPO DE MALLA

BURDEN

ESPACIAMIENTO

SOBREPERFORACION

ESPACIAMIENTO

SOBREPERFORACION

PROFUNDIDAD DE TALADRO

LONGITUD DEL TACO

ESPACIAMIENTO

SOBREPERFORACION

PROFUNDIDAD DEL TALADRO

LONGITUD DEL TACO

B

1B= *K *D

12

CALCULO DE PARAMETROS DE PERFORACIÓN Y VOLADURA


PARAMETROS DE PERFORACIÓN Y VOLADURADATOS DE OPERACIÓN

mm 100 mm 100 mm 100TM/m3 2,4 TM/m3 2,4 TM/m3 2,4

DURA DURA DURA

m/m3 0,10 m/m3 0,10 m/m3 0,10m/h 30 m/h 27 m/h 25m3/h 315 m3/h 283,5 m3/h 262,5

Vida Util m 480 Vida Util m 480 Vida Util m 480Rendim. m3/und 5040 Rendim. m3/und 5040 Rendim. m3/und 5040Vida Util m 5200 Vida Util m 5200 Vida Util m 5200Rendim. m3/und 54600 Rendim. m3/und 54600 Rendim. m3/und 54600Vida Util m 5200 Vida Util m 5200 Vida Util m 5200Rendim. m3/und 54600 Rendim. m3/und 54600 Rendim. m3/und 54600

TM 151,2 TM 189,0 TM 226,8m3 63,0 m3 78,8 m3 94,5

Burden m 3,0 Burden m 3,0 Burden m 3,0Espaciamiento m 3,5 Espaciamiento m 3,5 Espaciamiento m 3,5

m 6,0 m 7,5 m 9,0m 0,5 m 0,5 m 0,5m 6,5 m 8,0 m 9,5m 1,6 m 1,6 m 2,0m 1,0 m 1,5 m 1,5m 3,9 m 4,9 m 6,0

kg/m 6,5 kg/m 6,5 kg/m 6,5Kg/TM 800 Kg/TM 800 Kg/TM 800kg/Tal 25,6 kg/Tal 32,2 kg/Tal 38,8Kg/Tal 0,9 Kg/Tal 0,9 Kg/Tal 0,9

Und./Tal 2,0 Und./Tal 2,0 Und./Tal 2,0kg/m3 0,42 kg/m3 0,42 kg/m3 0,42kg/TM 0,18 kg/TM 0,18 kg/TM 0,18

Toneladas por taladroVolumen por taladro

MallaPerforac.

Broca

Adaptadorde culataBarra de

extención

Diámetro taladroDensidad de roca

Perfor. EspecificaVelocidad PerforaciónRendimiento Equipo

Densidad lineal explosivo

Factor de CargaFactor de Potencia

Anfo por taladroDensidad del Anfo

Booster (1 lb) 02 und.Detonador Dual 600/17 ms

Altura BancoSobreperforaciónLongitud taladro

Taco intermedioLongitud de Carga

Taco final

Longitud de CargaDensidad lineal explosivo

Velocidad PerforaciónRendimiento Equipo

Broca


extención


Perfor. Especifica


MallaPerforac.

Altura BancoSobreperforación

Factor de Potencia


Perfor. EspecificaVelocidad PerforaciónRendimiento Equipo

Broca


extención


MallaPerforac.

Altura Banco

Densidad del AnfoAnfo por taladroBooster (1 lb) 02 und.Detonador Dual 600/17 msFactor de Carga

Longitud taladroTaco finalTaco intermedio

Factor de CargaFactor de Potencia

Densidad lineal explosivoDensidad del AnfoAnfo por taladroBooster (1 lb) 02 und.Detonador Dual 600/17 ms

SobreperforaciónLongitud taladroTaco finalTaco intermedioLongitud de Carga


FACTOR DE CARGA vs Nº DE VOLADURA


PROCESO DE PERFORACIÓNEQUIPO: TRACKDRILL HIDRAULICO DX 800


PROCESO DE VOLADURA CARGUIO / AMARRE DE TALADROS


ANFO;25 KG DETONATOR DUAL; 17/600 MS;X12.2MBOOSTER;1/3POUND TUBE DETONATOR;17MS;X12.20MBOOSTER;1POUND TUBE DETONATOR;25MS;X12.20MDETONATING CORD;3,6G/M;X900M TUBE DETONATOR;42MS;X12.20MCARTRIDGED EMULTION;1-1/2X16INCH TUBE DETONATOR;65MS;X12.20MCARTRIDGED EMULTION;1-1/8X12INCH DETONATOR ASSEMBLY NE;X750M;0MSCARTRIDGED EMULTION;3X16INCH SHOTSHELL PRIMERS

EXPL

OSIV

ES

ACCE

SSOR

IES

SAP Description

EXPLOSIVOS Y ACCESORIOS UTILIZADOS


17ms

0.52.5

1.52.0

2.0

4"

17ms

600ms

Taco Intermedio(Deck)

Taco Final

Anfo

600msBooster

Anfo

Booster

Detonador Dual17/600 ms

DISEÑO DE CARGUIO DE TALADROS

DISEÑO DE CARGUIO DE TALADROS


DISEÑO DE AMARRE DE VOLADURA

17ms

25ms

25ms

17ms

600ms17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms 17ms

17ms 17ms

17ms 17ms

17ms

17ms

17ms17ms

17ms

17ms

17ms

17ms17ms 17ms 17ms 25ms 17ms

17ms 17ms 17ms 17ms 17ms

17ms 17ms 17ms17ms

17ms 17ms 17ms

17ms

17ms

25ms25ms

25ms25ms

25ms25ms

25ms25ms

42ms25ms

25ms

25ms

25ms

65ms

625ms

650ms

42ms

675ms

700ms

742ms

784ms

826ms

868ms

42ms

42ms

42ms

843ms 818ms 793ms 768ms 760ms 752ms 744ms 736ms

801ms 776ms 751ms 743ms 735ms 727ms 719ms

759ms 734ms 726ms 718ms 710ms 702ms

692ms

667ms

642ms

659ms

676ms 668ms

651ms

685ms

617ms

634ms

717ms 709ms 701ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

684ms

693ms

617ms 634ms 651ms 668ms 693ms

685ms

642ms 659ms 676ms 693ms 710ms

702ms

718ms701ms684ms667ms

684ms 701ms 718ms 735ms

893ms

910ms

927ms

944ms

961ms

885ms

902ms

919ms 860ms

877ms

894ms 835ms

801ms

818ms 759ms

776ms 734ms

742ms 700ms

717ms 675ms

692ms 650ms

725ms

767ms

784ms

826ms

843ms

910ms

927ms

944ms 851ms

809ms868ms

975ms

961ms

INICIO

17ms

DISEÑO DE AMARRE DE VOLADURA

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms

17ms17ms

17ms 17ms 17ms

17ms 17ms17ms 17ms

17ms 17ms 17ms 17ms 17ms

17ms

17ms

992ms

1009ms

600ms


RESULTADOS DE VOLADURA FRAGMENTACIÓN / APILADO


TRABAJOS POST VOLADURA CARGUIO DE MATERIAL / ACARREO


SISTEMA DE ANALISIS DE CALIDAD

Zona Sur Frente III Banco Nro. 6 y 7



PROYECTO “NUEVA FUERABAMBA”

SISTEMA DE EVALUACIÓN DE LA CALIDAD EN VOLADURA


INTRODUCCION

En el deseo de realizar una evaluación y análisis del disparo realizado con los productos (Nitrato de Amonio – Booster y Accesorios de voladura). Se analizó el disparo, realizado el Domingo, 30 de octubre del presente en la zona Sur - Nivel 3873 – Proyecto 43. Dichos resultados son analizados mediante el software JKBench, así como los cuadros de Excel elaborados para calcular el Índice de Volabilidad. Y mediante la utilización de estas herramientas, llevar un mejor control de los disparos futuros a realizar.

Comenzar con evaluaciones, mediciones y análisis de los disparos realizados a partir de la fecha y para este fin se analizara las voladuras semanales. Evaluar el funcionamiento de los explosivos utilizados en un taladro de 4.5 pulgadas de diámetro, realizando para este fin el análisis de la Velocidad de Detonación, Índice de Volabilidad, Fragmentación, Densidades y Vibraciones (VPP). Así como su análisis en el Software de Voladura JK Simblast. Presentar los resultados obtenidos de dichos disparos semanales realizados en el Proyecto Nueva Fuerabamba.

OBJETIVOS


TRABAJO REALIZADO

Comenzando con la evaluación de los explosivos a utilizar, se coordinó con el personal de voladura encargado de PEVOEX NF, para el carguío de los taladros de dicho proyecto. El día 30 de octubre del presente, se procedió al carguío y amarre del Proyecto de Voladura.

El diseño de malla de perforación fue:

TALADROS DE PRODUCCIÓN

B x S: 3,12 m. x 3,6 m. para un diámetro de perforación de 4.5 pulgadas, dejando en todos los taladros un Taco Final igual a 20 % de la altura del taladro. Para una zona de 251 taladros de producción.

TALADROS BUFFER

B x S: 3,12 m. x 3,6 m. para un diámetro de perforación de 4.5 pulgadas, dejando en todos los taladros un Taco Final igual a 1.0 m (Detritus) y Cámara de aire (Air Deck) igual a la diferencia entre la carga columna (1.0 mt de la altura del taladro) y taco final. Para una zona de total de 15 taladros de Buffer.

El proyecto fue cargado con Anfo SUPERFAM DOS y Booster HDP-1/2ACP, con una densidad promedio de 1.05 gr/cc. Teniendo un total de 9092.63 Kg. De explosivo.


TRABAJO REALIZADO

BU

FFER

CARA LIBRE

CARA

LIB

RE


PLANO DE PERFORACION DEL PROYECTO


APILAMIENTO DE MATERIAL Y CONTORNO DE TIEMPOS


SECUENCIA DE DETONACION DE LOS TALADROS


TRABAJO REALIZADO


ANALISIS DE VELOCIDAD PICO PARTICULA (VPP) CON EL SOFTWARE JK BENCH

Grafico Numero de Taladros Cargados vs Tiempo de Detonación (mm/s)


ANALISIS DE VELOCIDAD PICO PARTICULA (VPP) CON EL SOFTWARE JK BENCH


FRAGMENTACIÓN DE ROCA MENOR A 30 CM. – ZONA SUR


VISTA LOS RESULTADOS OBTENIDOS – ZONA SUR

CONTRATISTAS SAC

PERFORACIÓN Y VOLADURADE ROCAS PROYECTO “AMPLIACIÓN PAD FASE 5”



APLICACIÓN DE VOLADURA CONTROLADA


CANAL DE CORONACION ´´A

´´

CANAL DE CORONACION ´´B

´´

CANAL DE CORONACION ´´T

´´

POZA DE PROCESOS

CAMINO PERIMETRAL

CAMINO DE ACCESO GRASSHOPERS

CAMINO PERIMETRAL

VISTA GENERAL


-Ejecuta la perforación de - Establece secuencia de

perforación por zonas con base al plan y programaión.

PLANEAMIENTO -Sectorización zona de OPERACIONES DE PERFORACION perforación. PERFORACION Y Y VOLADURA VOLADURA

-Diseño de malla de perforación con base a estándares establecidos.

- Ubicación de los taladros programados en el terreno,

con los parámetros asignados.

taladros programados

- Realiza el carguío de taladros con explosivo de acuerdo al proyecto.

- Programa y ejecuta el disparo.

- Evalúa el disparo.

- Establece los estándares de perforación y voladura

RESPONSABILIDADES DEL ÁREA DE PLANEAMIENTO, PERFORACION Y VOLADURA


DISEÑO DE MALLA DE PERFORACIÓN Y VOLADURA

MALLA CON RETARDO BIDIRECCIONAL



MALLA CON RETARDO DUAL Y RETARDO SUPERFICIAL


MECH

AFU

LMIN

ANTE

17 17 25171725

25 25

505025 25

MALLA CON RETARDO SUPERFICIAL (TRIANGULO, TRAPACECIO Y ECHELON)

TALADROS DE

PRODUCCIÓN



EQUIPOS


EQUIPOS

Rockdrill Hidráulico Sandvik DX-800 Rockdrill Hidráulico Soosan SD 1000E


SECCIONES TÍPICAS DE CORTE


PROGRAMACION ESTIMADA DIARIA PARA LAS ACTIVIDADES DE VOLADURA

ACTIVIDAD INICIO FIN DURACION

CHARLA DE INDUCCIÓN DE SEGURIDAD, AROS, PRE USO, ETC. 07:00:00 a.m. 07:20:00 a.m. 00:20

DIFUSION DE LA VOLADURA 07:20:00 a.m. 07:30:00 a.m. 00:10

SEÑALIZACIÓN DEL AREA 07:30:00 a.m. 07:50:00 a.m. 00:20

TRANSPORTE DE EXPLOSIVOS 07:30:00 a.m. 09:00:00 a.m. 01:30

PREPARACION DE CEBOS 09:00:00 a.m. 09:30:00 a.m. 00:30

COLOCACION DE CEBOS EN TALADRO 09:30:00 a.m. 09:42:00 a.m. 00:12

CARGUIO DE ANFO 09:42:00 a.m. 10:24:00 a.m. 00:42

ATACADO CON MATERIAL INERTE 10:24:00 a.m. 11:54:00 a.m. 01:30

ENMALLADO 11:54:00 a.m. 12:09:00 p.m. 00:15

COLOCACION DE CONECTORES 12:09:00 p.m. 12:24:00 p.m. 00:15

COLOCACION DE INICIADOR 12:24:00 p.m. 12:29:00 p.m. 00:05

ENCENDIDO DEL INICIADOR PARA LA DETONACIÓN 12:29:00 p.m. 12:30:00 p.m. 00:01

EVACUACIÓN DE EXPLOSIVISTA DEL AREA DE VOLADURA 12:30:00 p.m. 12:40:00 p.m. 00:10

ESPERA DESPUES DE LA DETONACIÓN DE LOS EXPLOSIVOS 12:40:00 p.m. 12:45:00 p.m. 00:05

VERIFICACIÓN DE LA COMBUSTION DEL EXPLOSIVO 12:45:00 p.m. 01:00:00 p.m. 00:15

TOTAL 04:00

CARGUIO DE TALADROS CON EXPLOSIVOS Y VOLADURA

PRELIMINARES


PARAMETROS Y DISEÑO DE CARGA


RENDIMIENTO DE EQUIPOS DE PERFORACION


PRODUCCION DIARIA

PROGRAMA DE VOLADURAS

DIA LUNES MARTES MIERCOLES JUEVES VIERNES SABADO DOMINGO

TURNO DIA NOCHE DIA NOCHE DIA NOCHE DIA NOCHE DIA NOCHE DIA NOCHE DIA NOCHE

VOL. VOLADURA 6000 6000 6000 6000 6000 6000

VOL. PERFORACION 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000


REQUERIMIENTO DE MATERIAL EXPLOSIVO DE OBRA

ITEM CANTIDAD UNID.

1.0 23036 Kg2.0 412343 Kg3.0 292556 Metros4.0 1000 Metros5.0 500 Und.6.0 840 Pza.7.0 840 Pza.8.0 840 Pza.

Mecha de seguridad Fulminante Común Nro 08Retardo de Superficie 17msRetardo de Superficie 35msRetardo de Superficie 42ms

DESCRIPCION

EmulsionAnfoCordon Detonante (5P)


DESCRIPCIONReq. Para 20 dias

peso por embalaje

Req. Para 20 dias Req. para un mesCap.

Polvorín

Req. para dos meses N° Viajes

por 2 meses

N° Viajes por 1 mes

Cantidad Und. Cantidad Und. Cantidad Und. Cantidad Und.

Anfo 33,817.00 Kg 25

1,352.68 bolsas

2,296.00 bolsas

840.00

4,592.00 bolsas 6 3Cordon Detonante (5P)

20,000.00 Metros 1500 13.33 caja

30.00 caja

30.00

60.00 caja 2 1

Emulsion 1"x 8" 1,183.00 Kg 25

47.32 caja

85.00 caja 89.00

170.00 caja 2 1

Mecha de seguridad 1,000.00 Metros 1000

1.00 caja 1.00 caja

1.00

2.00 caja 2 1

Fulminante Común Nro 08

100.00 Und. 100

1.00 caja 2.00 caja

5.00

4.00 caja 1 1

Retardo de Superficie 17ms

180.00 Pza. 50

3.60 caja 4.00 caja

10.00

8.00 caja 1 1

Retardo de Superficie 35 ms

180.00 Pza. 50

3.60 caja 4.00 caja

10.00

8.00 caja 1 1

Retardo de Superficie 42 ms

180.00 Pza. 50

3.60 caja 4.00 caja

10.00

8.00 caja 1 1

REQUERIMIENTO DE MATERIAL EXPLOSIVO MENSUAL


CONSUMO SEMANAL DE ANFO

Cap. Polvorin 840 bolsa Dias/mes 26 dia

Explosivo/mes 2,296.00 bolsa Explosivo/dia 88 bolsa

Cons. Dia

Stock plov.

# dia

Cons. Dia

Stock plov.

# dia

Cons. Dia

Stock plov.

# dia

Cons. Dia

Stock plov.

# dia

Cons. Dia

Stock plov.

# dia

Cons. Dia

Stock plov.

# dia

Cons. Dia

Stock plov.

semana 1 88 752 1 88 663 2 88 575 3 88 487 4 88 398 5 88 310 6 semana 2 88 222 7 88 134 8 88 45 9 88 797 10 88 709 11 88 620 12 semana 3 88 532 13 88 444 14 88 355 15 88 267 16 88 179 17 88 90 18 semana 4 88 2 19 88 754 20 88 666 21 88 577 22 88 489 23 88 401 24 semana 5 88 312 25 88 224 26

semana 6 88 136 1 88 47 2 88 799 3 88 711 4 semana 7 88 622 5 88 534 6 88 446 7 88 358 8 88 269 9 88 181 10 semana 8 88 93 11 88 4 12 88 756 13 88 668 14 88 579 15 88 491 16 semana 9 88 403 17 88 314 18 88 226 19 88 138 20 88 50 21 88 801 22

semana 10 88 713 23 88 625 24 88 536 25 88 448 26

MES 01

MES 02

DomigoViernes SabadoLunes Martes Miercoles Jueves

Cada viaje que transporte ANFO traerá 840 bolsas, y se realizada cada 10 días.

428


SOBRE PERF (m) PROD. CORTE

CANT. TALADROS VOLUMEN (m)

VOLADURA Nº

LONGITUD DEL TALADRO (m)Ø

PERFFECHA HORA

MALLA

B E

DET. NO ELÉCTTRICO

(Und)

FACTOR DE CARGA (Kg/m3)

HOJA: 1 DE 1

EMULSION 1" x 8"

ANFO (Kg)CORDON

DETONANTE 5P (m) 17 35 42

RETARDOS

PROTOCOLO DE VOLADURAPROYECTO:OBRA:PROPIETARIO:ZONA:

GUIA DE SEGURIDAD

(m)

FULMINANTE COMUN Nº8

(Und)

SEGURIDAD SMCVRESPONSABLE DE VOLADURA PEVOEX RESPONSABLE DE VOLADURA SMCG

UndKg

FIRMA:

FECHA:

CARGO:

FIRMA:

FECHA:

OBSERVACIONES

NOMBRE: NOMBRE: NOMBRE:

UBICACIÓN:

CARGO:

FIRMA:

FECHA:

CARGO:

MECH

AFU

LMIN

ANTE

17 17 25171725

25 25

505025 25

PROTOCOLO DE VOLADURA


UBICACIÓN DE LA ZONA DE TRABAJO


INICIO DE LABORES


SE PUEDE OSERVAR LA PLANTA DE PROCESOS CERCA A LA ZONA DE TRABAJO


TAPADO DE LA ZONA DE VOLADURA


RESULTADO DE VOLADURA

CONTRATISTAS SAC

PROYECTO ACCESO PONGO - CONGA

RESTRICCIONES PARA OBTENER UN AVANCE DESEADO EN LAS VOLADURAS




VARIANTE ACCESO PRINCIPAL 13.5km (PONGO –CONGA)


PLANO PLANTA - PERFIL


SECCIONES TIPICAS DE ACCESO


PLAN DE PRODUCCION

Item Description Unit Quantity Quantity Blasting 1-ene-11 1-feb-11 1-mar-11 1-abr-11 1-may-11 1-jun-11 1-jul-11 1-ago-11 1-sep-11 1-oct-11 1-nov-11 1-dic-11

% 100% Porcentaje 15% 85% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%m3/dia 1,200 Producción/Día 1,000.0 1,400.0

Dias/mes 26 Tiempo 5.0 21.0

1 Camp Platform 34,400 34,400 5,000 29,400 0 0 0 0 0 0 0 0 01.1 Mass Excavation -Rock (Material Reuse) m3 3,1001.2 Mass Excavation -Rock w/Hauling to Dump m3 31,300

% 100% Porcentaje 0% 10% 12% 12% 12% 12% 12% 12% 12% 7% 0% 0%m3/dia 3,230 Producción/Día 0 2,711 3,363 3,254 3,403 3,489 3,363 3,363 3,254 2,871 0 0

Dias/mes 218 Tiempo 0 25 25 25 25 25 25 25 25 18 0 0

2 Road Earthwork 706,645 706,658 0 67,784 84,065 81,353 85,065 87,225 84,065 84,065 81,353 51,683 0 02.1 Excavation Mass Rock, Drilling & Blasting (6+520 a 13+930) m3 640,9652.2 Excavation Mass Rock, Drilling & Blasting (6+520 a 13+930) m3 55,9602.3 Machine Excavation for Road Drainage Ditches m3 9,720

% 100% Porcentaje 0% 0% 0% 44% 21% 35% 0% 0% 0% 0% 0% 0%m3/dia 1,233 Producción/Día 0 0 0 1,500 1,000 1,200 0 0 0 0 0 0

Dias/mes 54 Tiempo 0 0 0 20 14 20 0 0 0 0 0 0

3 Construction Management 68,000 68,000 0 0 0 30,000 14,000 24,000 0 0 0 0 0 03.1 Tramo 1 (0+000 al 6+520) Comunidades m3 68,0003.2 Tramo 2 m3 03.3 Tramo 3 m3 0

TOTAL m3 809,045 809,058 5,000 97,184 84,065 111,353 99,065 111,225 84,065 84,065 81,353 51,683 0 0


ÁREAS PERFORADAS

FALTA LIMPIEZA DE TOPSOIL

EJEMPLO PROGRESIVA 6+520 - 6+520


AREA PERFORADA




AREAS PERFORADAS


FALTA LIMPIEZA DE TOPSOILAREA PERFORADA

EJEMPLO PROGRESIVA 13+900


FALTA DE LIMPIEZA DE TOP SOIL

LIMPIEZA DE TOPSOIL


LIMPIEZA DE TOP SOIL


DISEÑO DE VOLADURA CON JKSIMBLAST


EQUIPOS DE PERFORACIÓN


CARGUÍO DE TALADROS


VOLADURA


RESULTADO DE LA VOLADURA

CONTRATISTAS SAC

16. VOLADURA EN UNA MINA A CIELO ABIERTO DEL SUR DEL PERÚ




CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL A DISPARAR

Según la información recibida acerca del macizo rocoso a disparar, este, tiene la

siguiente descripción:

Roca: Yeso Anhidrita

No de Fracturas en 4m: 2 – 5

Frecuencia de fracturamiento: 0.8m a 2.0m.

Tamaños de bloques: Masivo.

Comentarios: Macizo masivo blocoso, roca resistente, el sector presenta modos de

ruptura planar y en cuña.


1. Incremento del diámetro de perforación, en ciertos sectores de la mina.

2. Cantidad de explosivo empleado.

3. Mala distribución de la energía explosiva.

4. Falta de condiciones óptimas para un disparo.

CAUSAS

1. Elevado factor de potencia.

2. Alto costo de fragmentación del material.

RESUMEN


DIAMETRO REAL O EQUIVALENTE EN EL SECTOR

CAUSAS

• Existencia de sectores altamente fracturados en el macizo rocoso.• Presencia de agua.• Excentricidad en la columna de perforación.

461

CALCULO DEL DIAMETRO REAL DE PERFORACIÓN

4

2dLcVt ………(1)

Donde:

Vt = Volumen de taladro (m3) d = Diámetro de perforación = 11pulg = 0.275mLc = Longitud de Carga = 11m


Reemplazando valores:

= 0.65m3

4

275.01416.311

2

Vt

CARGA EXPLOSIVA POR TALADRO (CONDICIONES NORMALES)

eVttal

Qe …………. (2)

Donde:

Qe / tal = Carga explosiva por taladro (Kg) Pe = Densidad del explosivo = 1.28gr/cc = 1280Kg/m3




= 832Kg 128065.0 tal

Qe

Condiciones normales con un diámetro = 11pulg 832Kg


DETERMINACIÓN DEL DIÁMETRO EQUIVALENTE:

De la ecuación (2)

e

QeVt

Despejando la ecuación (1)

eLc

Qe

Lc

Vtd

1416.3

4

1416.3

4


Tomando los promedios de los tres meses

Qe / tal = 995KgLt = 17.5mT = 7.0mLc = 10.50mPe = 1280Kg/m3DLC = 94.76Kg/m


12805.101416.3

9954

d = 0.31m = 12.09pulg.



EXPLOSIVO A UTILIZAR

Para las características a disparar, requerimos de un explosivo, con las siguientes propiedades:

Heavy Anfo 55 (HA55), tiene una VOD de 5600 m/s Factor de carga entre 0.45, hasta 0.50 Kg/Tn.


RELACIÓN DE COSTOS

PESOS ESPECIFICOS Y DENSIDAD LINEAL DE MEZCLAS EXPLOSIVAS EN BASE AL DIÁMETRO DE PERFORACIÓN

ANFO HA 37 HA 46 HA 55 HA 64Pe (gr / cc) 0.82 1.14 1.22 1.28 1.28

(Pulg.) ANFO HA 37 HA 46 HA 55 HA 649.0 33.67 46.82 50.10 52.57 52.579.9 40.42 56.19 60.13 63.09 63.0910.0 41.57 57.80 61.85 64.90 64.9011.0 50.30 69.94 74.84 78.52 78.5211.5 54.98 76.44 81.80 85.82 85.8212.0 59.87 83.23 89.07 93.45 93.45


COSTO DE MEZCLAS EXPLOSIVAS EN BASE A DENSIDADES LINEALES Y DIÁMETRO DE PERFORACIÓN

Diámetro ANFO HA 37 HA 46 HA 55 HA 64(Pulg.) 0.82 1.14 1.22 1.28 1.28

9.0 8.84 12.75 13.81 14.66 14.839.9 10.62 15.30 16.57 17.59 17.8010.0 10.92 15.74 17.05 18.09 18.3011.0 13.21 19.05 20.63 21.89 22.1511.5 14.44 20.82 22.54 23.93 24.2112.0 15.72 22.67 24.55 26.06 26.36


COSTOS POR TALADRO (HA64)

Con un diámetro de 12.0 pulg incrementamos el costo de explosivo en US$ 33.13. Actualmente nuestro costo por taladro es US$ 276.76

Diámetro Long. Carga Costo/metro Costo/Tal.Pulg. (m) U.S.S U.S.S9.9 11.00 17.80 195.7510.0 11.00 18.30 201.3511.0 11.00 22.15 243.6312.0 10.50 26.36 276.76


COSTOS POR TALADRO (HA37 y HA46)

Actualmente, nuestro costo por taladro en el nivel inferior, es de $276.76, lo cual podemos reducirlo, en función al diámetro y explosivo empleado.

DiámetroLong. Carga Costo/m

HA37HA 37 Costo/Tal. HA37

Costo/m HA46

Costo/Tal. HA46

pulg. (m) U.S.$ U.S.$ u.s.s U.S.S9.9 11.00 15.30 168.34 16.57 182.2910.0 11.00 15.74 173.15 17.05 187.5111.0 11.00 19.05 209.51 20.63 226.8812.0 11.00 22.67 249.34 24.55 270.01


AHORROS CON HA37 y HA46

Llegando a un diámetro equivalente de 10.0pulg, podemos obtener un ahorro entre US$ 103.61 y US$ 89.25 con Mezclas explosivas de HA37 y HA46 respectivamente por taladro.

Diámetro Corto/Tal. HA37 AHORROS/Tal Costo/Tal. HA46 AHORROS

pulg. U.S.S HA 37 U.S.$ HA 469.9 168.34 108.42 182.29 94.4710.0 173.15 103.61 187.51 89.2511.0 209.51 67.25 226.88 49.8812.0 249.34 27.42 270.01 6.75


CONDICIONES OPTIMAS EN EL PROCESO DE FRAGMENTACION DISPAROS SIN CARA LIBRE:


SECCIÓN TRANSVERSAL DE DISPARO CON CARA LIBRE


DISPAROS CON CARA LIBRE


Gráfica Nº 1.- Tiempo de taladros e histrograma de acoplamientos.


Gráfica Nº 2.- Disposición de líneas de Isotiempos


Gráfica Nº 3.- Dirección de Apilamiento de Material


Foto Nº 01: Proyecto Antes de la Voladura


Foto Nº 02:Proyecto Después de la Voladura


Foto Nº 03: Proyecto Apilamiento y Fragmentación del Material


Foto Nº 04: Apilamiento y Fragmentación del Material


RESULTADOS DE VIBRACIONES

Gráfica A: Comportamiento de la Vibración


RESULTADOS DE VIBRACIONES

Gráfica B: Comportamiento de la Vibración


El Diámetro Equivalente promedio en el sector de yeso es de 12.09pulg.

Nuestro factor de potencia, se encuentre por encima del estándar (0.5Kg/TM).

Llegando a un diámetro equivalente de 10.0pulg.

Podemos obtener un ahorro entre US$ 103.61 y US$ 89.25 con Mezclas explosivas de HA37 y HA46 respectivamente por taladro.

Tenemos buenos índices de fragmentación, pero con un costo bastante alto. Empleo no adecuado de la energía explosiva.

Material de taco no adecuado para la potencia del explosivo de diseño.

Durante las voladuras, se puede observar golpe en el aire, más no vibraciones, debido a la fuga de energía hacia arriba.

CONCLUSIONES


Continuar con las pruebas de brocas de diámetro de 9 7/8 de pulg. con fines de disminuir el diámetro real o equivalente, este punto, nos va a permitir realizar una reducción en el Factor de potencia y Costo de Voladura por Tonelada rota.

Como una sugerencia temporal, en lo posible tratar de emplear cargas espaciadas (Deck) para minimizar el costo de voladura y obtener una mejor distribución de la energía explosiva.

Todos los Proyectos en la zona de yeso, deben ser disparados con Cara Libre.

RECOMENDACIONES


En taladros secos, esta condición se presenta cuando se ha realizado un determinado número de disparos en el nivel, tratar de realizar pruebas con HA46, HA35/65 y HA37. Estos explosivos tienen similar VOD y Potencia de Detonación que los HA55 y HA64.

Hacer el estudio del material de taco para un mejor confinamiento del explosivo.

En taladros con agua, emplear siempre el sistema bombeable de carguío. Desarrollar estándares en función a factores de energía, Velocidad de Detonación y Potencia de Detonación de las mezclas explosivas relacionándolos con los parámetros geomecánicos establecidos para cada formación rocosa de la mina.

RECOMENDACIONES

Curso Avances en la Tecnología de Voladura de Rocas

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