Diseño de barrenos 2010

DISEÑO DE BARRENOS

2

PARÁMETROS FUNDAMENTALES

En una tronadura se aprovecha la disponibilidad instantánea de alta energía de los explosivos como una herramienta para producir la rotura de rocas en forma eficaz y económica.

La planificación cuidadosa de una tronadura requiere considerar todos los aspectos que puedan influir en sus resultados, que se resumen en cuatro "condiciones": de la roca, del explosivo, de la carga y de seguridad. Cada una comprende a una serie de factores o "parámetros" relacionados entre sí, y que de uno u otro modo influyen en el resultado final del disparo. Entre estos parámetros mencionaremos a los siguientes:

3

PARÁMETROS DE LA ROCA


DENSIDAD

DUREZA

TENACIDAD

FRECUENCIA SISMICA

RESISTENCIA

TEXTURA

GRADO DE FISURAMIENTO

VARIABILIDAD

GRADO DE ALTERACION

POROSIDAD

HUMEDAD

SON LOS MÁS DETERMINANTES. LOS EXPLOSIVOS Y SUS MÉTODOS DE APLICACIÓN DEBEN ADECUARSE A LAS CONDICIONES DE LA ROCA

4


DENSIDAD

Indica aproximadamente su dificultad de tronar y si va a ser necesario o no emplear explosivos de alta presión de detonación para romperla. También es fundamental para calcular el tonelaje a mover.

DUREZA

Indica el grado de dificultad para su perforación, según ello las rocas pueden ser suaves, intermedias y duras pudiendo llegar a extremadamente duras y abrasivas, usualmente se emplea este término para indicar su facilidad de tronadura.

TENACIDAD

Indica la facilidad o dificultad de rotura bajo los efectos de las fuerzas de compresión tensión producidos por la detonación y la resistencia interna de la roca. De acuerdo a su tenacidad se clasifican en fáciles de romper, intermedias y tenaces (muy difíciles de romper).

5


FRECUENCIA SÍSMICA

Es el rango de velocidad con el que las ondas sísmicas atraviesan una roca. La velocidad de detonación de un explosivo preferentemente debe ser igual o mayor para romperla con facilidad.

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Y TENSIÓN

Las rocas en general resisten bien a las fuerzas de compresión, pero no a las de tensión que son las que las rompen. Esta resistencia está vinculada a la densidad de la roca y su estado de alteración.

TEXTURA Y ESTRUCTURA

Son características netamente geológicas. La textura se refiere a la trama o forma de amarre de los cristales o granos, su distribución y porcentaje, mientras que la estructura se refiere a la forma de presentación de la roca en su yacimiento.

Así tenemos texturas cristalinas, granulares, amorfas, concoidales, y, estructuras volcánicas de derrame, estratificadas, intrusivas, etc.

6


GRADO DE FISURAMIENTO.

Indica la intensidad del fracturamiento natural de la roca, el tipo, rumbo y buzamiento de las fisuras, diaclasas, planos de estratificación y fallas. Tiene enorme importancia en la planificación y en el resultado de la tronadura, ya que los gases producidos por la detonación tienden a escaparse por las fracturas disipando la energía útil.

VARIABILIDAD

Las rocas no son homogéneas, varían en su composición y textura aún en un mismo yacimiento, lo que se refleja en diferentes resultados para tronaduras efectuadas en las mismas condiciones.

GRADO DE ALTERACIÓN

Las rocas están sujetas a deterioro por efectos del intemperismo y de las aguas freáticas, haciéndose menos "resistentes" que las rocas “frescas". Normalmente la fisuración facilita la descomposición a profundidad de los yacimientos de roca. Existen otros tipos de alteraciones como son los endurecimientos por recristalización y silificación.

7


POROSIDAD

Indica la proporción de poros y huecos contenidos en la roca y su capacidad para captar y retener agua, al contrario de la densidad usualmente califica a la roca como suave y fácil de romper.

HUMEDAD

Indica el contenido de agua normalmente en porcentaje. La capacidad de la roca para capar agua hasta saturarse se denomina "inhibición".

Tanto la porosidad como el contenido de agua tienden a amortiguar a las ondas de la explosión

8


PARÁMETROS DE CARGA

GEOMETRÍA DE LA CARGA

DIÁMETRO DE LA CARGA.

GRADO DE CONFINAMIENTO

DENSIDAD DEL CARGÍO

ESTOS CORRESPONDEN A LA FORMA DE UBICAR Y DISTRIBUIR LA CARGA EXPLOSIVA EN LA ZONA DE TRONADURA.

9


GEOMETRÍA DE LA CARGA.

Esta definida como la relación entre el largo de la carga con su diámetro y el punto donde es iniciada.

DIÁMETRO DE LA CARGA.

Este dependerá tanto de las dimensiones y características del equipo de perforación disponible, como de los parámetros de la tronadura (altura del banco, longitud de perforación y volumen a mover, etc.). Tiene influencia directa sobre el rendimiento del explosivo (diámetro crítico).

GRADO DE CONFINAMIENTO.

El confinamiento depende del "taqueo" (atacado), del uso del taco inerte (tapón del barreno), de la geometría de la carga (burden, espaciamiento). Determina el grado de acoplamiento y densidad del cargío. Un alto grado de confinamiento por excesivo taqueo puede hacer insensible a un explosivo, por el contrario un mal taqueo determina una baja de rendimiento en la tronadura

10


DENSIDAD DEL CARGÍO.

Da la medida del grado de llenado de un barreno. Indica la cantidad de explosivo en kg. por longitud y depende de la densidad del explosivo con que se carga, normalmente es necesario cargar el fondo del barreno con un explosivo más denso (carga de fondo), con lo que se obtiene una mayor concentración de carga, empleando en la carga de columna un explosivo de menor densidad (carga de columna).

Este parámetro tiene que ver directamente con la distribución de la carga ya sea en cada barreno como el tipo de carga para lograr efectos especiales (tronadura amortiguada, tiros de precorte, etc.).

11


DENSIDAD DEL CARGÍO.

Da la medida del grado de llenado de un barreno. Indica la cantidad de explosivo en kg. por longitud y depende de la densidad del explosivo con que se carga, normalmente es necesario cargar el fondo del barreno con un explosivo más denso (carga de fondo), con lo que se obtiene una mayor concentración de carga, empleando en la carga de columna un explosivo de menor densidad (carga de columna).

Este parámetro tiene que ver directamente con la distribución de la carga ya sea en cada barreno como el tipo de carga para lograr efectos especiales (tronadura amortiguada, tiros de precorte, etc.).

12

DISEÑO DE BARRENOS

TACO

SOBREPERFORACION

LONGITUD DE CARGALONGITUD DEL BARRENO

TIPOS DE BARRENOS

CUADRADO

EN UN MODELO CUADRADO, LOS BURDEN Y LOS ESPACIOS SON IGUALES

RECTANGULAR

EN UN MODELO RECTANGULAR, EL ESPACIO ENTRE LOS BARRENOS DE UNA MISMA FILA ES MÁS GRANDE QUE LOS BURDEN

TAMBALEADO

EL CUADRADO O EL MODELO RECTANGULAR PUEDEN TALADRARSE COMO UN DESPLAZAMIENTO O COMO UN MODELO TAMBALEADO

La mayoría de los modelos de barrenos pueden ser clasificados como cuadrado, rectangular, o con desplazamientos

17

– Si las condiciones anteriormente nombradas sobre las condiciones del terreno, carga explosiva y método de iniciación son las adecuadas a nuestro concepto, podremos esperar una buena tronadura

– De lo contrario, se tendrá que ir ajustando parámetros en una serie de disparos sucesivos hasta obtener el resultado esperado, procedimiento que conjuga la técnica propia de la tronadura con la experiencia del programador

EVALUACION DE LA VOLADURA

FACTORES PARA EVALUACION DE LA VOLADURA

• Una tronadura se evalúa por los resultados obtenidos. Para calificarla deberán observarse los siguientes aspectos:

VOLUMEN O

TONELAJE MOVIDO

AVANCE DEL FRENTE

DISPARADO

GRADO DE FRAGMENTACIÓN

SOBREROTURA

VOLUMEN O

TONELAJE MOVIDO

DISPERCION DE FRAGMENTOS

NIVEL DE PISOS

ACUMULACION DE MATERIAL

DILUCION FALTA DE DESPLAZAMIENTO

19

Volumen o tonelaje de material

movido.• Deberá ser igual o cercano al volumen

teórico calculado previamente.

Avance del frente

disparado.• En túneles deberá ser a lo menos igual a

la profundidad de los barrenos perforados, la periferia en las galerías deberá ser igual a la proyectada; si resulta menor el túnel quedará estrecho requiriendo ensanche (desquinche) adicional. Por otro lado si se sobrepasa el diámetro especificado resultarán problemas de estabilidad y mayores gastos en soportes.

Grado de fragmentación.

• La fragmentación depende del tipo de trabajo en que se va a emplear el material, en general la fragmentación, demasiado grueso o demasiado fina son inconvenientes.

Sobrerofura.

• Denominada también sobreescavación, en túneles debilita y agrieta la roca en toda la periferia, lo que obligará a usar fortificaciones para evitar derrumbes del techo o paredes. Con incremento de costo y riesgo

FACTORES DE EVALUACION

20

Dispersión de

fragmentos a distancia.

• Presente una gran proyección del material, dañando los equipos que no han sido debidamente protegidos. Generalmente indica una excesiva carga explosiva hacia la boca del barreno, o falta de taco.

Nivel de pisos.

• En túneles denota una falta de carga de fondo o una menor densidad de carga en los barrenos de zapateras, puede presentarse también por falta de taco, pequeño ángulo de inclinación de estos barrenos o una mala distribución en los retardos iniciadores en el disparo.

Acumulación de material

esponjado.• Debe ser adecuada para facilitar las

operaciones de extracción de la marina. La forma aproximada de los montículos de detritus de tronadura se logra con el diagrama de perforación (tipo de rainura), distribución de los retardos, tiempos de retardos utilizados, los MS acumulan el material cerca de la frente y los de 1/2 segundo o LP producen una mayor proyección.


21

Dilución.• Se entiende por dilución a la perdida

del valor económico del mineral disparado cuando se mezcla en exceso con material estéril o sin valor, lo que aumenta su costo de tratamiento metalúrgico y de transporte. Esta puede ocurrir por excesiva dispersión mala acumulación o por necesidad de disparar juntos bloques de mineral con bloques de desmonte, como ocurre en galerías en vetas estrechas donde no es posible hacer disparos selectivos.

Falta de desplazamiento.• Cuando un disparo rompe el material y

no lo mueve de su sitio se dice que el tiro se ha "congelado" (sinterizado), esto produce una serie de problemas para la remoción del material roto, y con el riego de encontrar explosivos sin detonar. Esto ocurre generalmente cuando falla el arranque del disparo o cuando los retardos no funcionan o no han sido distribuidos adecuadamente, otra causa puede ser un diagrama de perforación de la rainura con barrenos muy próximos o con una carga excesiva de ellos.


a. Dimensión de la voladura

Comprende al área superficial delimitada por el largo del frente y el

ancho o profundidad de avance proyectados (m2) por la altura de banco

o de corte (H), en m3.

(L x A x H) = volumen total

Donde:

• L : largo, en m.

• A : ancho, en m.

• H : altura, en m.

• Si desean expresarse en toneladas de material in situ se

• multiplica por la densidad promedio de la roca o material que

• pretende volarse.

(L x A x H x ρ x 1 000) = masa total

• Donde:

• ρ : densidad de la roca, en kg/m3.

DISENOS DE BARRENOS

Parámetros dimensionales

Diámetro de taladro (Ø)

• La selección del diámetro de taladro es crítica considerando que afecta a las especificaciones de los equipos de perforación, carga y acarreo, también al burden, espaciamiento distribución de la carga explosiva, granulometría de la fragmentación, tiempo a emplear en la perforación y en general a la eficiencia y economía de toda la

operación.

L = (2 x Ø)

Donde:

– L : la mínima longitud del taladro, en pies.

– Ø : es el diámetro del taladro, en pulgadas.

– Ejemplo:

– Si Ø = 3, tendremos que L = 2 x 3 = 6 pies.

DISENOS DE BARRENOS

Longitud o profundidad de taladro (L)

La longitud de taladro tiene marcada influencia en el diseño total de la voladura y es

factor determinante en el diámetro, burden y espaciado.

Es la suma de altura de banco más la sobreperforación necesaria por debajo del nivel o

razante del piso para garantizar su buena rotura y evitar que queden lomos o resaltos

(toes), que afectan al trabajo del equipo de limpieza y deben ser eliminados por rotura

secundaria.

Esta sobreperforación debe ser por lo menos de 0,3 veces el valor del burden, por tanto:

L = (0,3 x B)

• L : longitud de taladro

• B : burden.

DISENOS DE BARRENOS

La sobreperforación (SP)

Tal como se indicó anteriormente es importante en los taladros verticales para mantener

la razante del piso. Si resulta corta normalmente reproducirán lomos, pero si es excesiva

se produciría sobre excavación con incremento de vibraciones y de los costos de

perforación.

En la práctica, teniendo en cuenta la resistencia de la roca y el diámetro de taladro, se

estima los siguientes rangos:

• También es usual la relación: SP = 0,3 x B, en donde B es el burden

DISENOS DE BARRENOS

Longitud de taco (T)

Normalmente el taladro no se llena en su parte superior o collar, la que se rellena con

material inerte que tiene la función de retener a los gases generados durante la

detonación, sólo durante fracciones de segundo, suficientes para evitar que estos gases

fuguen como un soplo por la boca del taladro y más bien trabajen en la fragmentación y

desplazamiento de la roca en toda la longitud de la columna de carga explosiva.

T = (L – (SP/3)

O igual a la longitud del burden:

T = B

DISENOS DE BARRENOS

Burden (B)

En la práctica, el burden se considera igual al diámetro del taladro en pulgadas, pero

expresado en metros. Así, para un diámetro de 3” el burden aproximado será de 3 m,

conociéndose como burden práctico a la relación empírica:

Ø (en pulgadas) = B (en m)

Tomando en cuenta el tipo de explosivo en taladros de mediano a gran diámetro, la

relación será:

Con dinamita:

• En roca blanda : B = (40 x Ø)

• En roca muy dura : B = (38 x Ø)

Con emulsiones:



• Con Examon o ANFO:



DISENOS DE BARRENOS

Espaciamiento (E)

Es la distancia entre taladros de una misma fila que se disparan con un mismo retardo o con

retardos diferentes y mayores en la misma fila.

Se calcula en relación con la longitud del burden, a la secuencia de encendido y el tiempo de

retardo entre taladros.

E = (B x L)

• Donde:

• B : burden, en pies.

• L : longitud de taladros, en pies.

• En voladura con detonadores de retardo el espaciado promedio es aproximadamente de:

E = (1,4 x B)

DISENOS DE BARRENOS

Columna explosiva

• Es la parte activa del taladro de voladura, también denominada “longitud de carga” donde se produce la reacción explosiva y la presión inicial de los gases contra las paredes del taladro. Es importante la distribución de explosivo a lo largo del taladro, según las circunstancias o condiciones de la roca. Usualmente comprende de 1/2 a 2/3 de la longitud total y puede ser continua o segmentada.

• Así pueden emplearse cargas sólo al fondo, cargas hasta media columna, cargas a columna completa o cargas segmentadas (espaciadas, alternadas o Deck charges) según los requerimientos incluso de cada taladro de una voladura.

• La columna continua normalmente empleada para rocas frágiles o poco competentes suele ser del mismo tipo de explosivo, mientras que para rocas duras, tenaces y competentes se divide en dos partes: La carga de fondo (CF) y la carga de columna (CC).

DISENOS DE BARRENOS

Carga de fondo (CF)

Es la carga explosiva de mayor densidad y potencia requerida al fondo del taladro para romper la

parte más confinada y garantizar la rotura al piso, para, junto con la sobreperforación,mantener la

razante, evitando la formación de resaltos o lomos y también limitar la fragmentación gruesa con

presencia de bolones.

Su longitud es normalmente equivalente a la del burden más la sobreperforación: B + 0,3 B;

luego:

CF = (1,3 x B)

Carga de columna (CC)

Se ubica sobre la carga de fondo y puede ser de menos densidad, potencia o concentración ya que

el confinamiento de la roca en este sector del taladro es menor, empleándose normalmente ANFO

convencional, Examon-P o ANFO Pesado en relaciones de 10/90 a 20/80.La altura de la carga

de columna se calcula por la diferencia entre la longitud del taladro y la suma la carga de fondo

más el taco.

CC = L – (CF + T) Usualmente CC = 2,3 x B.

DISENOS DE BARRENOS

TEORIA DE ATLAS POWDER

DISEÑO DE BARRENOS FORMULAS

Altura del banco

• H = 2 x B

• Donde:

• H = Altura del banco (pies)

• B = burden (pies)

Diámetro del barreno

H

• D = ---------

10

• Donde:


• D = diámetro del barreno (pulgadas)

Calculo de altura para barrenos

húmedos

• HF = HO x (D)2___

(D)2 - (De)2

• Donde:

• HF = Altura final del barreno húmedo

• HO = Altura inicial del barreno húmedo

• De = diámetro de la carga explosiva (pulgadas)

• D = diámetro del barreno (pulgadas)



Distribución del Explosivo

Columna del explosivo

• Ecl = H – T – J

• Donde:

• Ecl = Columna de explosivo


• T = Taco (pies)

• J = sobreperforación (pies)

Peso de la columna explosiva

• Ew = 0.34 x De 2 x e x Ecl

• Donde:

• Ew = Peso de la columna explosiva (libras)

• Ecl = Columna de explosivo (pies)

• De = Diámetro del explosivo (pulgadas) e = Densidad del explosivo (gramos por

centímetro cúbico)

• 0.34 = coeficiente de determinación



Factor de pulverización

Yardas Cúbicas

• Yd 3 = B x S x H = V (volumen)

27

Toneladas por barreno

• W = B x S x H x (27 )

27 2000

Donde:

• W = Toneladas de roca por barreno

• De = Densidad de la roca (libras por pie cúbico)

•

Libras de explosivo por Tonelada de Roca

• Cantera = Tons de Roca

Lbs. de Explosivo

Libras de explosivo por yarda cúbica de

roca

• Construcción = Lbs. de Explosivo

Yardas cúbicas

Factor de Energía

Kilocalorías (Q)

• EF = ------------------------

Volumen de roca

• Donde:

• EF = Factor de Energía (kilocalorías / yarda cúbica)



Energía por cada pie del barreno

Q f = 0.155 x (De)2 x ABS

• Donde:

• Qf = Energía del explosivo (kilocalorías) por pie

• ABS = Fuerza de Volumen Absoluto

• 0.155 = Factor de conversión

Energía y espaciamiento en la ruptura

RBS2

• Incremento de energía = --------- X 100

RBS1

• Donde:

• RBS2 = Fuerza de Volumen Relativo (explosivo propuesto)

• RBS1 = Fuerza de Volumen Relativo (explosivo presente)

• Si el valor es menor que 100, esto significa una pérdida de energía

Botón de carga

Eb = 0.3 – 0.5 (B + J)

• Donde:

• Eb = Altura del boton de carga (pies)

• AWS = CALOR DE FORMACION

• ABS = AWS * de

• RWS = AWS(e) *100

AWS (anfo)

• RBS =ABS e *100

ABS anfo

Diseño de barrenos 2010

Documents

Transcript of Diseño de barrenos 2010