EL_TRAZO_DE_LA_MALLA_DE_PERFORACIÓN

INSTITUTO DE FORMACIÒN MINERA DEL PERÙ

EXPLOTACION DE MINAS PERFORACION Y VOLADURA TEMA: MALLA DE PERORACION Y VOLADURA

RONCAL TORRES TANIA

ING: ORLANDO BAZÀN

2013


Dedicatoria

El presente trabajo dedicamos a nuestros padres por darnos el apoyo necesario para poder culminar con nuestro presente trabajo.

RONCAL TORRES TANIA Página 1


Introducción

Mallas de perforación en subterráneo de acuerdo al tipo de rocas para poder obtener mayor eficiencia y para cada tipo de dureza de las rocas podemos tomar en cuenta las diferentes mallas de perforación y voladura.



ResumenTipos de mallas de perforación en voladura, en minería subterránea los tipos de mallas a usar depende del costo y también de la dureza de las rocas tenemos mallas con el corte de tiro quemado, corte en “V”, corte en abanico, cortes combinados.



OBJETIVOSObjetivo General

Brindar, Los diferentes tipos de mallas de perforación y voladura

Objetivo Especifico

Costos de la perforación Diferentes tipos de durezas de las rocas Tipos de corte en minería subterránea



EL TRAZO DE LA MALLA DE PERFORACIÓN

DISPARO SIMULTÁNEO Y ROTATIVO

Cuando se disparan los taladros juntos, se dice que el disparo es simultáneo pero si se disparan sucesivamente, de acuerdo a un orden de encendido previamente establecido el disparo será rotativo.

El objeto del disparo rotativo es la formación y ampliación de las caras libres, razón por la cual se usa este sistema en los trabajos de la mina, ya que los frentes sólo presentan uno o dos caras libres.

CARA LIBRE, Es el lugar hacia el cual se desplaza el material cuando es disparado, por acción del explosivo. La cara libre en un frente es una sola por ello la función del corte o cuele es abrir otra cara libre, o sea el hueco que forma el corte luego del disparo es otra cara libre.

CONCEPTO DE TRAZO

Por trazo se entiende a un conjunto de taladros que se perforan en un frente y que tienen una ubicación, dirección, inclinación y profundidad determinados. El trazo se hace con el objeto de:

•1. Reducir los gastos de perforación y cantidad de explosivos

•2. Obtener un buen avance

•3. Mantener el tamaño o sección de la labor uniforme.

•4. Determinar el orden y salida de los taladros

2.1. PARTES DE UNA MALLA DE PERFORACION

CORTE O CUELE AYUDAS CUADRADORES ALZAS ARRASTRES



2.2. CORTE O CUELE

Es la abertura que se forma primero en un frente, mediante algunos taladros que ocupan generalmente la parte central del trazo, que tienen una disposición especial y son los que hacen explosión primero, el objeto de hacerse en primer lugar el corte, es formar una cara libre, a fin de que la acción del resto de los taladros del trazo sea sobre más de una cara libre, con lo que se conseguirá una gran economía en el número de taladros perforados y en la cantidad de explosivos. 2.3. TIPOS DE CORTE O CUELE

Hay varios tipos de corte, que reciben diferentes nombres, según su forma, pero todos los tipos de corte podemos agruparlos en tres:

a. CORTES ANGULARES

b. CORTES PARALELOS

c. CORTES COMBINADOS

a. CORTES ANGULARES, se llama así a los taladros que hacen un ángulo con el frente donde se perfora, con el objeto de que al momento de la explosión formen un cono de base (cara libre) amplia y de profundidad moderada que depende del tipo de terreno; entre los cortes angulares tenemos:

Corte en cuña o corte en V Corte pirámide

a.1. Corte en Cuña o Corte en V



Está formado por 2 ó más taladros que forman una “V”, debe ser perforada en forma simétrica a ambos lados del eje del túnel, separados por una distancia considerable, tendiendo a encontrarse en la parte central.

El ángulo que forman los taladros con el frente varía de 60 a 70°.

Es preciso que la profundidad del cuele sea por lo menos 1/12 más largo que la perforación del resto de taladros.

Ventajas:

• Menor consumo de explosivos.

• Perforación relativamente fácil.

• Trabaja bien en terrenos suaves y semiduros.

• Aplicable a secciones de hasta 6’x7’.

Desventajas:

• El avance máximo que se puede alcanzar es el ancho de la galería.

• Cuanto más largo sea el avance se cae en desviaciones en la perforación. • En terrenos duros se requiere más perforaciones en “V”

b.2.CORTE EN PIRAMIDE

Está formado por 3 ó 4 taladros que se perforan y tienden a encontrarse en el fondo. La voladura formará una abertura parecida a un cono o pirámide DESVETAJA:

Dificultad en la perforación pues es difícil encontrar el ángulo agudo al fondo de la perforación.



b. CORTES PARALELOS

Este corte consiste en perforar tres o más taladros horizontales, que son paralelos entre si y paralelos al eje de la galería; cuanto más duro es el terreno, estos taladros deberán estar más cerca uno del otro. De los taladros que forman el corte o cuele, uno o más se dejan sin cargar con el objeto de que dejen un espacio libre (cara libre)que facilite la salida de los otros taladros que están cargados. El cuele de este tipo más usado es el corte quemado. b.1. CORTE QUEMADO

En estos cueles todos los barrenos se perforan paralelos y con el mismo diámetro. Algunos se cargan con gran cantidad de explosivo mientras que otros se dejan vacíos. Se requiere dejar suficientes taladros sin cargar con el fin de asegurar la expansión de la roca. Todos los taladros del cuele deberán ser 6 pulg. Más profundas que el resto de los taladros del trazo.

Ventajas:

• Es ideal para terrenos muy duros.

• Permite un buen avance.

Desventajas:

• Tiene el inconveniente de que es difícil perforar los taladros tan cerca uno de otros y paralelos.

• Requiere más explosivos que un cuele en “V”. EL NUMERO DE TALADROS

Para Terreno suave, se puede usar 3 cortes en “V” horizontales, 3 alzas, 4 cuadradores y tres arrastres, con un total de 16 taladros, para una galería de 8’x7’, si la galería es de 7’x6’ se podrá usar sólo dos cortes en “V” con lo que tendríamos 14 taladros.

Para terreno duro, en una labor de 8’x7’ se puede hacer 3 cortes en “V” con 5 ayudas, que con los otros taladros puede hacer un total de 21 a 23



taladros, para un frente menor de 7’x6’ se pueden emplear 20 taladros, suprimiendo la ayuda anterior.

Para terreno muy duro, se usará el corte quemado, formado por taladros paralelos. Para una galería de 8’x7’ tendríamos: un corte quemado de 6 taladros en 2 filas, de los cuales 3 se cargan y 3 no se cargan, o, si es demasiado duro 4 se cargan y 2 no se cargan; luego 4 primeras ayudas y después otras 6 ayudas, que con los demás taladros harán un total de 26.

3. Línea Base - Sistema No Eléctrico

Los diagramas de perforación contaban con un número total detaladros entre 36 y 33 para sectores de mineral y desmonte, respectivamente sin embargo, en algunas oportunidades se perforaban hasta 39 taladros en zonas altamente mineralizadas

.

Secuencia de Iniciación, se aprecia las secuencias de salida con sistemas no eléctricos (LP).

Proceso con Detonador Electrónico

Diagrama de Disparo Base con detonación electrónica: Secuencia de Iniciación

El rango de tiempos que nos permite utilizar el sistema electrónico (0 a 10000ms), con mínima dispersión y elevada exactitud, permite optimizar el proceso de secuenciamiento de las voladuras 8 generando beneficios aguas abajo en el proceso minero.

Proceso con Detonador Electrónico

Secuencia de Iniciación I:

Sectores Principales:



• Arranque. Diferencia 200ms.

• Ayudas. Diferencia 100 ms.

Sectores secundarios:

• Cajas. 150 ms

• Coronas. 5 ms.

• Piso. 100 ms.

Secuencia de Iniciación II:

Sectores Principales:

• Arranque. Diferencia 300ms.

• Ayudas. Diferencia 200 ms.

Sectores secundarios:

• Cajas. 150 ms.

• Coronas. 5 ms.

• Piso. 100 ms.

Voladura Híbrida

Los taladros de arranque se iniciaron con un retardo de 200ms, los taladros de ayuda con 150ms y luego con 100ms. La secuencia de salida de los taladros de ayuda es finalizada con iniciadores no eléctricos. Los taladros del perímetro y de la corona son iniciados con detonadores electrónicos, secuenciados con un tiempo de 5ms de retardo entre ellos.

Línea base

Frente Completa

El levantamiento del caso base se construyó a partir de voladuras realizadas en mineral y desmonte. Todas las voladuras se realizaron en el nivel 1100 de la mina.

Diagrama de peroración y voladura

Los diagramas de perforación contaban con un número total de taladros entre 36 y 33 para sectores de mineral y desmonte respectivamente sin embargo en algunas oportunidades se perforaban hasta 39 taladros en zonas altamente mineralizadas.



Para las voladuras en mineral se trabajó con el diagrama de perforación teórico mostrado en la figura y para desmonte se aprecia en la otra figura.

Fig. 1. Diagrama Voladura Mineral Sección 4.0 x 3.5. Mineral Taladros

Cargados: 36

36

Fig. 2. Diagrama Voladura Desmonte Sección: 3.5 x 3.5. Desmonte Taladros

Cargados: 33

Secuencia de iniciación


http://revistaseguridadminera.com/wp-content/uploads/2013/10/diagrama-voladura-mineral.jpg

http://revistaseguridadminera.com/wp-content/uploads/2013/10/diagrama-voladura-desmonte.jpg


En la Tabla 1 se observa las configuraciones de las secuencias de salida de los

taladros utilizada para las voladuras iniciadas con sistemas no eléctricos. La

configuración fue diseñada utilizando iniciadores LP.

Métodos de corte

Corresponden a las formas de efectuar el disparo en primera fase para crear la

cavidad de corte, que comprenden dos grupos:

1. Cortes con taladros en ángulo o cortes en diagonal.

2. Cortes con taladros en paralelo.

1. Corte en cuña de ejecución vertical (wedge cut), corte encuña de ejecución

horizontal (“v” o “w”) y corte piramidal. En los tres casos los taladros son

convergentes hacia un eje o hacia un punto al fondo de la galería a perforar.

2. Corte en abanico (fan cut) con diferentes variantes. En este caso los taladros

son divergentes respecto al fondo de la galería.

3. Cortes combinados de cuña y abanico o paralelo y abanico. La geometría de

arranque logrado con los cortes angulares básicos se muestran en las

siguientes figuras:

Corte en pirámide o diamante (center cut)

Comprende a cuatro o más taladros dirigidos en forma de un haz convergente

hacia un punto común imaginariamente ubicado en el centro y fondo de la labor

a excavar, de modo que su disparo instantáneo creará una cavidad piramidal.

Este método requiere alta concentración de carga en el fondo de los taladros

(apex de la pirámide). Se le prefiere para piques y chimeneas.

Según la dimensión del frente puede tener una o dos pirámides superpuestas.

Con este corte se pueden lograr avances de 80% del ancho de la galería; su

inconveniente es la proyección de escombros a considerable distancia del

frente.

Corte en cuña o en “v” (wedge cut)

Comprende a cuatro, seis o más taladros convergentes por pares en varios

planos o niveles (no hacia un solo punto) de modo que la cavidad abierta tenga


http://revistaseguridadminera.com/wp-content/uploads/2013/10/operacion-de-diagramas-de-voladura.jpg


la forma de una cuña o “trozo de pastel”. Es de ejecución fácil aunque de corto

avance especialmente en túneles estrechos, por la dificultad de perforación.

La disposición de la cuña puede ser en sentido vertical horizontal. El ángulo

adecuado para la orientación de los taladros es de 60° a 70°. Es más efectivo

en rocas suaves a intermedias, mientras que el de la pirámide se aplica en

rocas duras o tenaces.

Corte en cuña de arrastre (drag o draw cut)

Es prácticamente un corte en cuña efectuado a nivel del piso de la galería, de

modo que el resto del destroce de la misma sea por desplome. Se emplea poco

en túneles, más en minas de carbón o en mantos de roca suave.

Corte en abanico (fan cut)

Es similar al de arrastre pero con el corte a partir de uno de los lados del túnel,

disponiéndose los taladros en forma de un abanico (divergentes en el fondo).

También se le denomina “corte de destroce” porque se basa en la rotura de

toda la cara libre o frente de ataque del túnel. Poco utilizado porque requiere

decierta anchura para conseguir unavance aceptable.

Corte combinado de cuña y abanico

Usualmente recomendado para roca tenaz y dura, hasta elástica. Útil y muy

confiable, aunque es difícil de perforar.

Cortes en paralelo

Como su nombre lo indica, se efectúan con taladros paralelos entre sí. Se han

generalizado por el empleo cada vez mayor de máquinas perforadoras tipo

Jumbo, que cuentan con brazos articulados en forma de pantógrafo para

facilitar el alineamiento y dar precisión en la ubicación de los mismos en el

frente de voladura.

Los taladros correspondientes al núcleo y a la periferia del túnel también son

paralelos en razón de que es virtualmente imposible perforar en diagonal con

estas máquinas. Todos tienen la misma longitud llegando al pretendido fondo

de la labor.



El principio se orienta a la apertura de un hueco central cilíndrico, que actúa

como una cara libre interior de la misma longitud que el avance proyectado

para el disparo. La secuencia de voladura comprende tres fases; en la primera

son disparados casi simultáneamente los taladros de arranque para crear la

cavidad cilíndrica; en la segunda, los taladros de ayuda del núcleo rompen por

colapso hacia el eje del hueco central a lo largo de toda su longitud, ampliando

casi al máximo la excavación del túnel, tanto hacia los flancos como hacia el

fondo; por último salen los taladros de la periferia (alzas, cuadradores y

arrastres del piso) perfilando el túnel con una acción de descostre.

El perfil o acabado final de la pared continúa del túnel, depende de la estructura

geológica de la roca, básicamente de su forma y grado de fisuramiento natural

(clivaje, diaclasamiento, estratificación) y de su contextura.

El hueco central debe tener suficiente capacidad para acoger los detritos

creados por el disparo de los primeros taladros de ayuda, teniendo en cuenta el

natural esponjamiento de la roca triturada, de modo que se facilite la expulsión

(trow) del material de arranque, después de las segundas ayudas y los taladros

periféricos.

Para diferentes diámetros de taladros se requieren diferentes espaciamientos

entre ellos. Es importante la precisión de la perforación para mantener estos

espacios y evitar la divergencia o convergencia de los taladros en el fondo con

lo que puede variar el factor de carga. La densidad y distribución de la columna

de explosivo, en muchos casos reforzada, así como la secuencia ordenada de

las salidas son determinantes para el resultado del corte.

Usualmente los taladros de arranque se disparan con retardos de milisegundos

y el resto del túnel con retardos largos, aunque en ciertos casos los

microretardos puede ser contraproducente.

Estos cortes son aplicados generalmente en roca homogénea y competente,

son fáciles y rápidos de ejecutar pero como contraparte no siempre dan el

resultado esperado, ya que cualquier error en la perforación (paralelismo y

profundidad), en la distribución del explosivo o el método de encendido se

reflejará en mala formación de la cavidad, o en la sinterización (aglomeración)

de los detritos iniciales que no abandonan la cavidad a su debido tiempo,

perjudicando la salida de los taladros restantes. Si la carga explosiva es

demasiado baja, el arranque no romperá adecuadamente, y si es muy elevada

la roca, puede desmenuzarse y compactar, malogrando el corte lo que afectará

todo el disparo.

Además del corte cilíndrico con taladros paralelos se efectúan otros esquemas,

como el corte paralelo escalonado, con el que se consigue un hueco o tajada



inicial de geometría cuadrangular y de amplitud igual al ancho de la labor, cuyo

desarrollo comprende un avance escalonado por tajadas horizontales o

escalones, con taladros de longitudes crecientes intercalados, que se disparan

en dos fases.

El disparo de la primera fase rompe la mitad del túnel por desplome, dejando

un plano inclinado como segunda cara libre, sobre la que actuarán los taladros

de la segunda fase por acción de levante. Estos cortes son adecuados para

rocas estratificadas, mantos de carbón, rocas fisuradas o incompetentes.

Tipos de cortes paralelos

Los esquemas básicos con taladros paralelos son:

- Corte quemado.

- Corte cilíndrico con taladros de alivio.

- Corte escalonado por tajadas horizontales.

Todos ellos con diferentes variantes de acuerdo a las condiciones de la roca y

la experiencia lograda en diversas aplicaciones.

Corte quemado

Comprende un grupo de taladros de igual diámetro perforados cercanamente

entre sí con distintos trazos o figuras de distribución, algunos de los cuales no

contienen carga explosiva de modo que sus espacios vacíos actúan como

caras libres para la acción de los taladros con carga explosiva cuando detonan.

El diseño más simple es de un rombo con cinco taladros, cuatro vacíos en los

vértices y uno cargado al centro. Para ciertas condiciones de roca el esquema

se invierte con el taladro central vacío y los cuatro restantes cargados.

También son usuales esquemas con seis, nueve y más taladros con

distribución cuadrática, donde la mitad va con carga y el resto vacío,

alternándose en formas diferentes, usualmente triángulos y rombos. Esquemas

más complicados, como los denominados cortes suecos, presentan secuencias

de salida en espiral o caracol.

Como los taladros son paralelos y cercanos, las concentraciones de carga son

elevadas, por lo que usualmente la roca fragmentada se sintetiza en la parte

profunda de la excavación (corte). Esto no permite las condiciones óptimas

para la salida del arranque. Lo contrario ocurre con los cortes cilíndricos. Los

avances son reducidos y no van más allá de 2,5 m por disparo, por lo que los

cortes cilíndricos son preferentemente aplicados.

Corte cilíndrico

Este tipo de corte mantiene similares distribuciones que el corte quemado, pero

con la diferencia que influye uno o más taladros centrales vacíos de mayor

diámetro que el resto, lo que facilita la creación de la cavidad cilíndrica.



Diseño básico para voladura subterránea en túnel

El trazo o diagrama de distribución de taladros y de la secuencia de salida de

los mismos presenta numerosas alternativas, de acuerdo a la naturaleza de la

roca y a las características del equipo perforador, llegando en ciertos casos a

ser bastante complejo.

Distribución y denominaciónde taladros

Los taladros se distribuirán en forma concéntrica, con los del corte o arranque

en el área central de la voladura, siendo su denominación como sigue:

Arranque o cueles

Son los taladros del centro, que se disparan primero para formar la cavidad

inicial. Por lo general se cargan de 1,3 a 1,5 veces más que el resto.

Ayudas

Son los taladros que rodean a los taladros de arranque y forman las salidas

hacia la cavidad inicial. De acuerdo a la dimensión del frente varía su número y

distribución comprendiendo a las primeras ayudas (contracueles), segundas y

terceras ayudas (taladros de destrozo o franqueo). Salen en segundo término.

Cuadradores

Son los taladros laterales (hastiales) que forman los flancos del túnel.

Alzas o techos

Son los que forman el techo o bóveda del túnel. También se les denominan

taladros de la corona. En voladura de recorte o smooth blasting se disparan

juntos alzas y cuadradores, en forma instantánea y al final de toda la ronda,

denominándolos en general, “taladros periféricos”.

Arrastre o pisos

Son los que corresponden al piso del túnel o galería; se disparan al final de

toda la ronda.

Distancia entre taladros

Se determinan como consecuencia del número de taladros y del área del frente

de voladura. Normalmente varían de 15 a 30 cm entre los arranques, de 60 a

90 cm en los de ayuda y de 50 a 70 cm entre los cuadradores. Como regla

práctica se estima una distancia de 2 pies (60 cm) por cada pulgada de

diámetro de la broca.

Los taladros periféricos (alzas y cuadradores) se deben perforar a unos 20 a 30

cm del límite de las paredes del túnel para facilitar la perforación y evitar la

sobrerotura. Normalmentese perforan ligeramente divergentes del eje del túnel

para que sus topes permitan mantener la misma amplitud de sección en la

nueva cara libre a formar.



Longitud de taladros

Será determinada en parte por el ancho útil de la sección, el método de corte

de arranque escogido y las características del equipo de perforación. Con corte

quemado puede perforarse hasta 2 y 3 m de profundidad; con corte en “V” solo

se llega de 1 a 2 m. de túneles de pequeña sección. Para calcular la longitud

de los taladros de corte en V, cuña o pirámide se puede emplear la siguiente

relación:

L= 0,5 x √S

Dónde:

S: es la dimensión de la sección del túnel en m2

Cantidad de carga

Depende de la tenacidad de la roca y de la dimensión del frente de voladura.

Influyen: el número, diámetro, profundidad de los taladros y el tipo de explosivo

e iniciadores a emplear.

Se debe tener en cuenta que la cantidad de explosivo por m2 a volar,

disminuye cuanto más grande sea la sección del túnel y aumenta cuanto más

dura sea la roca.

En términos generales puede considerarse los siguientes factores en kg de

explosivos/m3 de roca. En minería los consumos de dinamita varían

generalmente entre 300 a 800 g/m3. Como generalidad, pueden considerar los

siguientes factores para:

En donde podemos considerar:

- Rocas muy difíciles: granito, conglomerado, arenisca.

- Rocas difíciles: arenisca sacaroide, arena esquistosa.

- Rocas fáciles: esquisto, arcilla, esquistos arcillosos, lutita.

- Rocas muy fáciles: arcilla esquistosa o rocas muy suaves.

Valores estimados para galería con una sola cara libre, para disparos con 2

caras libres se pueden considerar valores de 0,4 a 0,6 kg/m3.

5. Concentración de carga de columna (CC) = 0,5 x CF, en kg/m3.

6. Longitud del taco (T) = 0,5 x B, (en arrastres 0,2 x B).

El esquema geométrico general de un corte de cuatro secciones con taladros

paralelos se indica en la siguiente figura.


http://revistaseguridadminera.com/wp-content/uploads/2013/09/factor-segun-tipo-de-roca.jpg


La distancia entre el taladro central de alivio y los taladros de la primera

sección no debería exceder de 1,7 x D2 para obtener una fragmentación y

salida satisfactoria de la roca. Las condiciones de fragmentación varían mucho,

dependiendo del tipo de explosivo, características de la roca y distancia entre

los taladros cargados y vacíos.

Para un cálculo más rápido de las voladuras de túnel con cortes de taladros

paralelos de cuatro secciones, se puede aplicar la siguiente regla práctica:

Conclusiones


http://revistaseguridadminera.com/wp-content/uploads/2013/09/esquema-geometrico-de-corte.jpg

http://revistaseguridadminera.com/wp-content/uploads/2013/09/seccion-del-corte.jpg


Costos de perforación depende del tipo de rocas, maquinas a utilizar, labor a perforar el tamaño altura espesor, accesos todo cuenta con costos requeridos y previos a utilizar

Las rocas a fracturar son de diferentes tipos de dureza tenemos algunas duras como las rocas ígneas, el granito con su mayor composición de cuarzo etc.

Los tipos de cortes en una malla tenemos tiros quemados todos los diámetros de los taladros iguales, corte en cuñas o corte en “V” también corte en abanico cortes combinados.

ANEXOS


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