Universidad de SonoraDepartamento de Ingeniería Civil y Minas

Ingeniero Minero

Explosivos en Minado Superficial

Ing. Daniel Gonzalez Aguilar

Trabajo final: Portafolio de Evidencias de la Materia

Equipo

Adrian Preciado Yánez.

Sergio Ríos Lucano

Eder López Tarín

Sukai Alfaro Navarro

Hermosillo, Sonora, A 13 de Mayo del 2013

HISTORIA DE LOS EXPLOSIVOS

La historia de los explosivos comenzó con la invención de la POLVORA NEGRA, por los Chinos y en 1230 A.C. era conocido ya por los Árabes e Hindúes hacia el año 1250 D. C, y fue descrita por ROGER en 1270, la cual consistía en una mezcla de carbón vegetal en polvo, azufre y nitrato de potásico, tal mezcla cuando se inflama produce un volumen relativamente grande de gases calientes. La reacción puede representarse por la siguiente ecuación.

2N03+NA+S+3C ----------------------------------> S2+NA+N2+3CO2

Aunque también se producen SO2 (oxido de azufre) y otros gases.

Desde tiempos remotos los chinos e hindús conocían sustancias incendiarias, compuestas por derivados del azufre, mezclados con carbón, alquitrán y resina y la denominaron FUEGO.

En la pólvora como en muchos otros explosivos, está presente el oxigeno en forma fácilmente asequible, de modo que la combustión tiene lugar aun cuando la pólvora se encuentre confinada en un recipiente cerrado. El rápido cambio de fase de solidó a gas a alta temperatura, causa el efecto propulsor o de estallido de la explosión.

Cuando ALEJANDRO EL GRANDE invadió La INDIA, éste fue atacado por truenos que los defensores de la ciudad provocaban artificialmente.

FECHAS NOTABLES RELACIONADOS CON EL DESCUBRIMIENTO DE LOS EXPLOSIVOS.

1230 / 50 A.D.C., La pólvora es conocida y utilizada por los Chinos, Árabes e Hindúes

1237 ROGER BACON, describe la pólvora Negra

1328 S CHWARZ investiga su poder propulsor

1346 Fue utilizada por los ingleses en la batalla de Crecy

1425 Pólvora Granulada

1604 Desarrollo de ordenanzas y armas de fuego, "Fulminato de oro"

1605 La conspiración de la Pólvora

1771 Empleo del Acido pícrico como colorante, aunque sus propiedades explosivas no

fueron descubiertas hasta 1805 y usadas hasta 1885

1778 BERTHOLLET, descubre el fulminato de plata

1800 HOWARD, prepara el fulminato de mercurio

1831 Se inventan la MECHA LENTA con cubierta impermeable.

1836 Se inventan la Capsula a percusión y el cañón con percutor

1845 SCHOENBEIN, descubre la nitrocelulosa

1846 SOBRERO, prepara la NITROGLICERINA

1865 ALFRED NOBEL, inventa la DINAMITA, mezclando la NITROGLICERINA con tierra

de infusorio o diatomeas

1865 Pólvora sin humo a partir de la madera nitrada.

1869 Se mejora la dinamita, a base de nitroglicerina con harina de madera nitrada y

parafinada

1879 Nóbel patenta una dinamita especial que contiene nitrocelulosa y nitrato

amonico. Preparación del tetrilo

1920 Se patenta cómo explosivo el R.D.X o ciclónica

1925 Se patenta un explosivo de alto poder llamado PENTRITA

1935 Proceso continuo Blazzi para la fabricación de nitroglicerina

1940 Un equipo de químicos Canadienses y Norte Americanos desarrollan un proceso

nuevo y continuo para fabricar la CICLONITA o R. D X.

1945 Segunda Guerra mundial la Revolución de los Explosivos el EXPLOSIVO PLASTICO.

INVENTOR DE LA DINAMITA

Alfredo Nobel nació en la ciudad sueca de Estocolmo el 21 de octubre de 1833. Estudio química en la ciudad Estocolmo y San Petersburgo, también se formo en Rusia y en los Estados Unidos; luego regreso junto a su padre para ayudar en el negocio familiar (la fabricación de explosivos) y allí trabajo en el campo de los explosivos y también en la explotación de yacimientos petrolíferos.

En 1867 Nobel consiguió fabricar la dinamita, mezclando la nitroglicerina con un material absorbente (la tierra de diatomeas), y así obtuvo un polvo que podía ser percutido e incluso quemado al aire libre sin que explotara, sólo explotaba cuando se utilizaban detonadores eléctricos o químicos. Así nació la dinamita, un explosivo más estable y manejable.El invento de la dinamita hizo que tareas pertenecientes al mundo de la construcción y la minería progresaran a una gran velocidad en la historia, aunque también fue de una gran utilidad en la fabricación de explosivos.

Las patentes más importantes de Nobel fueron en 1875, la dinamita goma, una dinamita moldeable, semejante a los explosivos plásticos actuales, luego en 1884, un método para la destilación continua de petróleo. Por último en 1887 fabricó la balistita, una mezcla de nitroglicerina.

¿QUE SON EXPLOSIVOS?

Llámense explosivos a toda sustancia o mezclas químicas, que por la influencia de una excitación conveniente puede sufrir una descomposición muy rápida que se propaga con formación de productos más estables, liberación de calor y creación local de una alta presión, como consecuencia de la influencia del calor sobre los gases incapaces de contenerlo a la presión atmosférica.

Estas pueden ser por:

A) Descomposición TérmicaB) Combustión.C) Deflagración

La energía liberada en forma de calor proviene de la reacción por combustión de sus moléculas, te tienen lugar entre los grupos portadores de oxigeno (aire), llamados comburentes y los portadores de elementos fácilmente oxidables llamados combustibles (gasolina)

De igual forma podemos decir que es compuesto químico, que reacciona violentamente, pasando de un estado solidó o liquido a un estado gaseoso, produciendo tres fenómenos; Calor, Presión y Fragmentación.

CONCEPTOS Y PARAMETROS DE VOLADURA

El ANFO: Es un explosivo de alto orden. Consiste en una mezcla de nitrato de amonio y un combustible derivado del petróleo, desde gasolinas a aceites de motor. Estas mezclas son muy utilizadas principalmente por las empresas mineras y de demolición, debido a que son muy seguras, baratas y sus componentes se pueden adquirir con mucha facilidad.

Las cantidades de nitrato de amonio y combustible varían según la longitud de la cadena hidrocarbonada del combustible utilizado. Los porcentajes van del 90% al 97% de nitrato de amonio y del 3% al 10% de combustible, por ejemplo: 95% de nitrato de amonio y 5% de queroseno. El ANFO tiene como principal problema su gran facilidad para disolverse en agua dado su gran tendencia a la absorción (higroscopía). Cuando al ANFO se le añade polvo de aluminio el ANFO se convierte en una variedad aún más potente llamada AlANFO. La explosión del ANFO es sin destello, y la onda expansiva es muy poderosa en relación al poco monto que se ha de usar.

Se utiliza ampliamente en las voladuras de suelos rocosos de tipo medio a blando, bien sea introduciendo en los barrenos el granulado mediante aire comprimido o bien en su otra forma de presentación que es encartuchado. Es necesario cebar fuertemente el barreno con detonador y cartucho de goma en fondo para producir su correcto funcionamiento, además su uso está contraindicado en barrenos con presencia de agua, a no ser que se use encartuchado.

El ANFO también se suele mezclar con otros explosivos tales como hidrogeles o emulsiones para formar, en función del porcentaje de ANFO o ANFO Pesado (aproximadamente un 70% emulsión o hidrogel y 30% ANFO).

El ANFO no ha estado exento de accidentes a pesar de su relativa seguridad de manipulación, el 6 de septiembre de 2010, en la Región de Antofagasta, en la comuna de Sierra Gorda, seis personas murieron despedazadas al manipularlo, de ellas, al menos tres tenían amplia experiencia en su uso en tronaduras.

Bordo: Se define como la distancia más corta al punto de alivio al momentoque un barreno detona.

Espaciamiento: Se define comola distancia entre barrenos de una misma fila.

Altura de banco: Es la distancia desde la pata del talud a la cresta del mismo.

Sub-barrenación: Longitud de barreno perforada por debajo del nivel de arranca proyectado.

Taco: Se refiere a la porción superior del barreno que normalmente se rellena con material inerte para confinar los gases de la explosión.

Diámetro de barrenación: Es el diámetro de la broca con la que se está trabajando.

INICIADORES:

Se le denominan explosivos iniciadores a aquellas sustancias comparativamente insensibles o compuestos que detonan por si mismo bajo el efecto de un mínimo impulso mecánico moderado o del calor con una fuerza suficiente para hacer explotar cargas compuestas por explosivos altos.

Compuestos de iniciadores explosivos:

Triyoduro de amoniaco.

Fulminato de mercurio.

Fulminato de plata.

Nitroglicerina.

Acido de plata.

Examinotrato de manitol.

EMULSION:

Es un explosivo en cartucho a prueba de agua diseñado para aplicaciones de primado y como columna explosiva de voladura en general la alta velocidad de detonación y la naturaleza robusta lo hacen de cebador ideal para iniciación de columnas de ANFO.

BOOSTER:

Es fácil de manejar y seguro e utilizar.

Ningún residuo daña a estructuras y equipamiento cercano.

Las ondas de choque de Belder Bouster están guiadas hacia un agujero lleno de agua.

Generan ruidos bajos y muy poca vibración.

No lanzan escamas.

Puede ser transportado por vía aérea con munición de seguridad.

PLANTILLA TRESBOLILLO

En este tipo de plantillas se distribuyen los barrenos adecuadamente logrando obtener una muy buena fragmentación del material bolado, esta se utiliza mayormente donde la roca es masiva y difícil de quebrar.

PLANTILLA RECTANGULAR

En este tipo de plantillas los barrenos son realizados de manera rectangular alineados unos con otros, lo que provoca que queden espacios entre barrenos sin fracturar la roca.

Se cuenta con una plantilla de barrenacion 5X5. La altura de banco es de 7m la cual está dada con un ángulo respecto a la horizontal de 30°. Se cuenta con una mezcla de 20-80 de emulsión y ANFO respectivamente. Ρe = 1.3, ρANFO = 0.85, ρroca = 2.5. Calcular diámetro de barrenacion, taco, sub-barrenacion, carga de columna, tonelaje.

A = 90°

B = 30°

C = 60°

CALCULO DE “a”

a = 7/sen30° = 14m

CALCULO DE “c” DIAMETRO DE BARRENACION

c = b tan c H = 36 D

c = 7 tan 60° D = 7/36 = 7.65m

c = 12.12m D = 7.5”

TACO AREA = D2 π/4 = (0.1905)2 π / 4

T = 0.7 B AREA = 0.0285

T = 0.7 (5) V. CILINDRO = (.0285) (12) = 0.342

T = 3.5m Kg ANFO = (0.342) (850)

SUB-BARRENACION Kg ANFO = 290.7 Kg

J = 0.3 B TONELADAS TOTALES

J = 0.3 (5) Tt = B x S x H x ρroc

J = 1.5m Tt = 5 x 5 x 14 x 2.5

CARGA DE COLUMNA Tt = 875 ton

CC = HT-T

CC = 15.5m – 3.5m = 12m

Problema 1:

Se cuenta con una plantilla en tresbolillo de 200 barrenos la cual está conformada por 10 filas de 20 barrenos cada una. Se cuenta con 3 perforadoras de 6in de diámetro cada una, el desgaste de cada herramienta es el siguiente:

Datos:

Brocas: 50m lineales.

Barras de perforación de 812

ft: 80m lineales

Martillo: 100m lineales.

ρEXP= 0.85gr

cm3

ρRx= 2.4gr

cm3

La fila 1 cuenta con 12

B

La fila 10 es talud final cargar igual que fila 1Sera una voladura contralada donde B=TAltura de banco 6m

Calcular todos los parámetros necesarios para obtener el total de ANFO a utilizar por barreno y por toda la plantilla.Calcular el tonelaje por barreno y el tonelaje total de la plantilla.

Sugerir amarre con iniciador 17500

ms y retardos de 25ms y 33ms de donde se

deben detonar la menor cantidad de barrenos al mismo tiempo.Dar tiempo total de voladura (tiempo de último barreno).

Cálculos

Calculo del bordo

B=[( 2 ρexpρrx )+1.5]D

B=[( 2∗.852.4 )+1.5]6

B=4.3m≈ 4m

Calculo del espaciamiento

S=1.4B

S=1.4(4)

S=5.6m≈5.5m

Calculo del Taco (voladura controlada)

T=B=4m

Calculo de la sub-barrenación

J=0.3B

J=0.3(4 )

J=1.2m≈1m

Calculo de altura de banco

H=6m

Calculo de altura total

Ht=H+J

Ht=6+1

Ht=7m

Calculo de Carga de columna

Cc=Ht−T

Cc=7−4

Cc=3m

Calculo de kg de explosivo

π∗D2

4=3.1416∗(01524)2

4=0.0182m2

Volumen del Cc

VCc=0.0182m2∗3m=0.054m3

Kg de ANFO por barreno

Kg ANFO=0.054m3∗850 kgm3

=46.515 kgde ANFO

Kg de ANFO por fila

Línea 1 y 10

Kg ANFO=23.257∗40

Kg ANFO=930.28kg de ANFO

Línea 2 a 9

Kg ANFO=46.515∗160

Kg ANFO=7,442.4kg de ANFO

Kg de ANFO total por plantilla

Kg ANFO=930.28Kg+7,442.4Kg

Kg ANFO=8,372.68Kg

Tonelaje tumbado por barreno

Línea 1 y 10

Ton=B∗S∗H∗ρRx

Ton=2∗5.5∗6∗2.4

Ton=158.4Ton

Línea 2-9

Ton=B∗S∗H∗ρRx

Ton=4∗5.5∗6∗2.4

Ton=316.8Ton

Tonelaje total tumbado por línea 1 y 10

Ton=(B∗S∗H∗ρRx)40

Ton=(2∗5.5∗6∗2.4 )40

Ton=6,336T on

Tonelaje total tumbado por línea 2 a 9

Ton=(B∗S∗H∗ρRx)160

Ton=(4∗5.5∗6∗2.4 )160

Ton=50,688Ton

Tonelaje total por plantilla

Ton=6,336 ton+50,688 ton

Ton=57,024Ton

Implementos de perforación utilizados para el desarrollo de la plantilla de barrenación.

1400 metros lineales barrenados

Broca

Vida útil metros lineales

Metros linéales barrenados

Numero de brocas utilizadas

Perforadora 1

50

469 10

Perforadora 2

469 10

Perforadora 3

462 10

total de brocas utilizadas 30

Barras de 8 1/2 ft

Vida útil metros linéales

Metros linéales barrenados

Numero de barras por barreno

Numero de barras utilizadas

Perforadora 1

80

469 318

Perforadora 2

469 318

Perforadora 3

462 318

total de barra utilizadas

54

Martillos

Vida util metros linéales

Metros linéales barrenados

Numero de brocas utilizadas

Perforadora 1

100

469 5

Perforadora 2

469 5

Perforadora 3

462 5

total de Martillos utilizados

15

VIBRACION EN VOLADURAS

Estos movimientos de propagación ondulatoria se dan a través de terrenos con una velocidad de propagación dada y que dependen de cada tipo de macizo, el cual se verá afectado por las tenciones dinámicas que la onda transporta.

TRAYECTORIA DE LAS ONDAS SISMICAS

Se conocen tres trayectorias:

- Directa

- Reflejada

- Refractada

Todo movimiento de las partículas de una voladura son radiales, el desplazamiento se realiza en todos sus ejes. A esta excitación de partícula se le llama MOVIMIENTO DEL SUELO o VIBRACION DEL SUELO, esta excitación es medida por la longitud de onda que detecta el sismógrafo.

REGISTROS SISMOGRAFICOS

- Longitudinal- Transversal- Vertical

Se verán tres modos para calcular la vibración

Método # 1 (Máxima velocidad de partícula permitida)

Pies In/seg

0-300 1.25

301-5000 1

>5000 0.75

Método # 2 (Distancia escalada)

Ds = D/W1/2

Ds = Factor de distancia escalada

D = Distancia a la estructura

W = Peso de la carga por tiempo de retardo

V = K (Ds) m

V = Velocidad pico de partícula

K = Intersección con el eje Y

m = Angulo (exponencial de signo negativo)

La variable K y m son determinadas por graficas K = 20 a 1000 y m = -1.1 a -2.4

Método # 3 (Grafica de velocidad de partícula y Frecuencia)

Requiere monitoreo, registros y técnicas de análisis que proporcionan información de la frecuencia y velocidad de la partícula.

¿Qué es una cuña?

Son perforaciones donde es usual dejar uno o más barrenos descargados para proporcionar espacio abierto hacia el cual puedan romper los barrenos que si tienen explosivo.

Se diseñan para romper y pulverizar la roca, rompiéndola en pequeños fragmentos que salen lanzados por la voladura para dejar una abertura más o menos cilíndrica.

Las cuñas por lo general necesitan más barrenos por disparo y un factor de explosivo más elevado. Es muy importantes que los barrenos de la cuña se hagan exactamente paralelos, y a la distancia adecuada entre sí.

Fórmula para cálculo de B1 para el cuadro 1.

B1 = 1.5 DH

Donde:

B1 = Distancia del centro al primer cuadro de barrenos.

DH = Diámetro del barreno vacío.

Movimiento de partícula.

Un ejemplo simple del movimiento de partícula, es el movimiento de un pescador en un bote. Una lancha rápida que pasa genera una ola la cual pasa por debajo del pescador, causando que su bote oscile hacia arriba y hacia abajo. Este es el movimiento de la partícula.

La rapidez a la cual oscila es la velocidad de la partícula.

Frecuencia de vibración.

La frecuencia de vibración, que se expresa en ciclos por segundo (hertzios, Hz), afecta a la extensión con que se transmiten las vibraciones al cuerpo.

Las diferencias en las frecuencias de vibración en voladuras se deben al tamaño de las voladuras, a la distancia y a las propiedades de la roca que son características de cada operación.

La distancia es probablemente el factor más importante ya que la vibración de baja frecuencia aparecerá en cualquier registro de voladura, si la distancia es lo suficientemente grande. La vibración de alta frecuencia se atenúa rápidamente ya que requiere de mucha más energía que la vibración de baja frecuencia.

Respuesta humana a vibraciones.

Velocidad máxima de partícula permisible.

La U.S. Bureau of Mines (Negociado de Minas de los EE. UU.) Establece una limitación de 0.79 pulg/s (20 mm/s) para la aparición de grietas visibles, aunque también establece límites dependientes de la frecuencia de movimiento como en el reporte USBM RI 8507 (Siskind et al., 1980). En dicho documento se plantea una curva límite que depende de la frecuencia de movimiento.

Clasificación geomecanica de bienawiski o RMR

La clasificación geomecánica RMR, también conocida como clasificación geomecánica de Bieniawski, fue presentada por el Ingeniero Bieniawski en 1973 y modificada sucesivamente en 1976, 1979, 1984 y 1989. Permite hacer una clasificación de las rocas 'in situ' y estimar el tiempo de mantenimiento y longitud de un vano. Se utiliza usualmente en la construcción de túneles, de taludes y de cimentaciones. Consta de un índice de calidad RMR (Rock Mass Ratting), independiente de la estructura, y de un factor de corrección.

PROBLEMAS HIDRAULICOS EN PLANTILLAS DE BARRENACION

1.- Es un barreno que se encuentra seco, se considera normal en este se realiza un cebado, cargado y posteriormente se taquea.

2.- Es un barreno que se encuentra húmedo, en este caso se agrega un poco de detritus para polvear las paredes del barreno y posteriormente cebar, cargar y taquear.

3.- Este barreno contiene medio metro de agua, se recomienda poner manga de plástico y posteriormente cebar, cargar y taquear.

4.- Este barreno contiene de 0.5m de agua a 3 m de agua, en este caso se bombea el agua y se coloca manga de plástico para posteriormente cebar, cargar y taquear.

5.- Este barreno contiene más de 3 m de agua sin recuperación de la misma, en este caso se recomienda bombear y utilizar manga de plástico posteriormente cebar, cargar y taquear.

1 2 3 4 5 6

6.- Barreno con más de 3 m de agua con recuperación de la misma, se recomienda bombear y cargar solamente con alto explosivo si es que lo permita la cantidad de agua que llega al barreno.

FACTOR DE CARGA

Es la cantidad expresada en Kg de explosivo por tonelada de material volado.

F.C = Masatotal deexplosivo por barreno

Tonelada por barreno

Ejemplo:

B = 5m

S = 5m

ρRx = 2.6 gr/cm3

Hb = 7m

Ton B = B x S x ρRx x Hb

Ton B = 5 x 5 x 2.6 x 7

Ton B = 455 Ton

40 Kg de ANFO + 1 Kg de emulsion = 41 Kg de explosive

F.C = 41Kg455

= 0.090

DEFINIR LOS SIGUIENTES TERMINOS:

PERFORACION DE PRODUCCIÓN

Una perforación de producción corresponde a la que se ejecuta para cumplir los programas de producción que están previamente establecidos.

PERFORACION MECANICA

Actualmente, en trabajos de minería tanto a cielo abierto como en minería subterránea y en obras civiles, la perforación se realiza utilizando energía mecánica.Los principales componentes de un sistema de perforación de este tipo son:a) Perforadora, fuente de energía mecánica.

b) Varillaje, medio de transmisión de dicha energía.

c) Broca o bit, herramienta útil que ejerce energía sobre la roca.

d) Barrido, efectúa la limpieza y evacuación del detrito producido.

METODO PERFORACIÓN ROTOPERCUTIVA

Son muy utilizados en labores subterráneas y trabajos menores en minería a cielo abierto (precorte), tanto si el martillo se sitúa en la cabeza como en el fondo de la perforación. En este método tiene lugar la acción combinada de percusión, rotación, barrido y empuje.

METODO PERFORACIÓN ROTATIVA

Se subdividen en dos grupos, según si la penetración en la roca se realiza por trituración (triconos) o por corte (brocas especiales). El primer sistema se aplica en rocas de dureza media a alta y el segundo en rocas blandas. En este tipo de perforación no existe la percusión.

MARTILLO DE PERCUSIÓN EN CABEZAL

En estas perforadoras dos de las acciones básicas rotación y percusión se producen fuera del barreno trasmitiéndose a través de una espiga y del varillaje hasta la boca de perforación.

MARTILLO DE PERCUSIÓN EN FONDO

La percusión se realiza directamente sobre la boca de perforación, mientras que la rotación se efectúa en el exterior del barreno.

RESISTENCIA DE LA ROCA

La resistencia es el esfuerzo que soporta una roca para determinadas deformaciones.

DUREZA DE LA ROCA

La dureza es la resistencia de los materiales para resistir la penetración de otro cuerpo. Para el caso de minerales, la dureza se ha considerado clásicamente como la resistencia que presenta un mineral a ser rayado por otro mineral o material.

ABRASIVIDAD DE LA ROCA

Es la capacidad de las rocas para desgastar la superficie de contacto de otro cuerpo, en el proceso de rozamiento durante el movimiento.La abrasividad de las rocas tiene un rol de fundamental importancia en el comportamiento de cualquier máquina de excavación mecánica, ya que la velocidad a la que se reemplaza o repara la herramienta de corte y el tiempo de inactividad de la máquina influyen en los costos totales.

PLASTICIDAD DE LA ROCA

La roca plástica al momento de comprimirla lo que hará será formar pliegues, por su alta maleabilidad, y presentara un bajo índice de fracturamiento.

VELOCIDAD DE PERFORACIÓN

Este término es usado para determinar el rendimiento de las perforadoras y se mide mediante los metros perforados durante un tiempo determinado, es decir metros por horas o metros por minutos.El que determina las velocidades máximas de perforación es la broca o tricono que estemos usando, esta es nuestra limitante es por eso que debemos escoger adecuadamente la broca para el tipo de terreno en el vamos a trabajar.

BROCA TRICONICA

Son una herramienta de perforación importante para pozos petroleros. La calidad de la broca de tres conos puede influenciar directamente en la calidad, eficiencia y costo de la operación.

Funciones características de la broca triconica:

1. Es ampliamente usada en varios tipos de formaciones rocosas.2. Usa engranajes aleados resistentes para aumentar la habilidad de protección

contra descargas. Los engranajes especialmente diseñados pueden asegurar la habilidad de corte y velocidad.

PLANTILLA DE PERFORACIONEs la distribución de los barrenos en la geometría del banco a explotar. Es de suma importancia ya que dependiendo de un buen diseño se obtendrá un tamaño óptimo de fragmentación, reducción de roca en vuelo y menor vibración en el terreno por efecto de la onda de choque producto de la voladura.

INFLUENCIA DEL BARRENO

Es el área sobre la cual el explosivo dentro de un barreno genera la mayor cantidad de fragmentación que puede lograr, y se calcula: AI=EB

TONELADAS TUMBADAS POR BARRENO

Son las toneladas de roca fracturada por el explosivo dentro del barreno y se calcula de la siguiente manera: TT= B*S*H*ρrx.

VARIABLES DE DISEÑO

Bordo: Se define como la distancia más corta al punto de alivio al momento que un barreno detona.

Espaciamiento: Se define como la distancia entre barrenos de una misma fila.

Altura de banco: Es la distancia desde la pata del talud a la cresta del mismo.

Sub-barrenación: Longitud de barreno perforada por debajo del nivel de arranca proyectado.

Taco: Se refiere a la porción superior del barreno que normalmente se rellena con material inerte para confinar los gases de la explosión.

Diámetro de barrenación: Es el diámetro de la broca con la que se está trabajando.

Parámetros para el diseño de una voladura

El diseño de una voladura debe abarcar los conceptos fundamentales de un diseño de una voladura ideal, los cuales modificados cuando es necesario para compensar las necesidades geológicas específicas del lugar.

Un plan de voladura debe diseñarse y revisarse paso a paso, en esta unidad se expondrán un procedimiento paso a paso para el análisis de un plan de voladura.

Variables de Diseño

Geométricas

Diámetro Longitud de carga Bordo Espaciamiento Sobrebarrenacción

Químico Físicas (Explosivo)

Tipo Sistema de cebado Potencia

Tiempo

De retardo Secuencia

Diámetro

Diámetro de Barreno depende de:

Características del macizo rocoso

Grado de fragmentación requerido Altura de banco Configuración de cargas Economía del proceso perforación voladura Dimensiones del equipo de carga

Bordo

El bordo depende de:

Distancia más corta a la cara libre Varía desde 25 a 40 D Muy grande: más vibración y mala rotura Muy pequeño: proyecciones

Espaciamiento

Espaciamiento

Se calcula en función del bordo, del tiempo de retardo y de la secuencia de encendido

Muy pequeños: exceso trituración, bloques grandes y problemas de patas Muy grandes: frente irregular y patas

Altura de Banco

Altura de Banco viene impuesta por:

Alcance de maquinaria de cargado Dilución del mineral La relación optima es H≈3b

Sobreperforación

Sobreperforación:

Excesiva: aumento costes y vibración excesiva, rotura de cabeza de banco inferior

Puede ser = 0.3B

Retacado

El tipo y material

Más eficaz cuando tamaño 1/25D Clastos angulosos

Longitud de retacado

Entre 25 y 60D o 0.7B

Esquemas de Barrenación

Pueden ser cuadrados, rectangulares o en tresbolillo, el mejor es en tresbolillo con S = 1.15B. En rocas blandas los rectangulares funcionan

Área de influencia

Es el área sobre la cual el explosivo dentro de un barreno genera la mayor cantidad de fragmentación que puede lograr, y se calcula: AI=EB

Toneladas tumbadas por barreno

Son las toneladas de roca fracturada por el explosivo dentro del barreno y se calcula de

la siguiente manera: TT= B*S*H*ρrx.

Problema 1: calcular el bordo y el espaciamiento de una plantilla de barrenación en roca dioritica, se cuenta con emulsión de 3 * 8 in y ANFO como agente explosivo.

Diámetro de barrenación 512

in.

Bordo

B=25D

B=25 (0.1397cm)

B=3.4925≈3.5m

Espaciamiento

S=37D

S=37(0.1397m)

S=5.1688≈5.0m

Problema 2: Calcular el bordo, el espaciamiento, taco, subbarrenación, carga de columna y toneladas por barreno.

Datos:

De=6in

ρrx= 3gr/cm3

ρANFO= 0.80gr/cm3

ρemulsión= 1gr/cm3

Mezcla de emulsión 70 – 30

ρ=( .7 ) (800 )+(0.3)(1000)

(1)(1)

ρ=0.86 gr /cm3

Bordo

B=[( 2 ρexpρrx )+1.5]∗dB=[( 2(0.85)3 )+1.5]∗6B=3.79≈4m

Espaciamiento

S=1.4B

S=1.4(4m)

S=5.6≈5.5m

Altura de banco

H=36D

H=36 (0.1524)

H=5.48≈5.5m

Sub-barrenación

J=0.3B

J=0.3(4m)

J=1.2m≈1m

Taco

T=0.7 B

T=0.7 (4m)

T=2.8m≈3m

Altura total

H t=H+J

H t=5.5m+1.2m

H t=6.7≈7m

Carga de columna

CC=H t−T

CC=7m−3m

CC=4m

D2∗π4

=(0.1524)2∗π

4=0.018m2

volumencargadecolumna=a∗b=(0.018m2 ) (3.7m )=0.067m3

Kgde ANFO= ρanfo∗volumende cargadecolumna=(800 kg/m3)(0.067m3)

Kgde ANFO=54.4 kg

Toneladas Tumbadas

TT=B∗S∗H∗ρ

TT=(4m)(5.5m)(5.5m)(3gr /cm3)

TT=363 ton

Problema 3: Se tiene un diámetro de barrenación de 512

in, con una altura de banco de

6m, densidad de la roca es 3gr /m3.

Bordo

B=[( 2 ρexpρrx )+1.5]∗dB=[( 2(0.80)3 )+1.5]∗(0.1397m)

B=3.40≈3.5m

Espaciamiento

S=1.4B

S=1.4(3.5m)

S=4.9≈5.0m

Subbarenación

J=0.3B

J=0.3(3.5m)

J=1.05m≈1m

Taco

T=0.7 B

T=0.7 (3.5m)

T=2.45m≈2.5m

Altura total

H t=H+J

H t=6m+1m

H t=7m

Carga de columna

CC=H t−T

CC=7m−2.5m

CC=4.5m

D2∗π4

=(0.1397)2∗π

4=0.0153m2

volumencargade columna=a∗b= (0.0153m2) (4.5m )=0.0689m3

Kgde ANFO= ρanfo∗volumende cargadecolumna=(800 kg/m3)(0.0689m3)

Kgde ANFO=55.18kg

Toneladas Tumbadas

TT=B∗S∗H∗ρ

TT=(3.5m)(5m)(6m)(3 gr /cm3)

TT=345 ton

Siempre y nunca en el manejo de explosivos

Nunca en el almacenamiento.

Permita ingresar personal al polvorín con cerillas, cualquier fuente de ignición o teléfonos celulares.

Trate de hacer reparaciones en el polvorín con material explosivo en su interior.

Permita almacenar combustibles cerca del polvorín. Almacene fulminantes ni detonadores junto a material explosivo. Cambie las condiciones de temperatura de almacenamiento del material

explosivo (tenga en cuenta la ficha de seguridad del producto a almacenar).Siempre en el almacenamiento

Guarde los explosivos y accesorios en el polvorín. Mantenga el polvorín limpio, seco, ordenado y bien ventilado Mantenga por lo menos 30 metros de distancia mínima entre vehículos

cargados de explosivos. Cumpla las leyes y regulaciones de transporte de materiales explosivos. ntc

1692 Cargue y descargue los vehículos que contienen explosivos con mucho cuidado.

Nunca en la manipulación

Maneje materiales explosivos durante una tormenta eléctrica. Use materiales explosivos si no conoce las normas de seguridad y uso, consulte

al supervisor calificado. Trate de extinguir incendio nitrato de amonio incendios donde estén

involucrados materiales explosivos. desaloje a todo el personal del área y ubíquelo en un lugar seguro.

Utilice instrumentos metálicos para abrir los empaques de material explosivo. Saque material explosivo de su empaque si no se va a usar.introduzca

explosivos en sus bolsillos. Mezcle explosivos diferentes en un mismo empaque.

Siempre en la Manipulación

Mantenga alejado los explosivos de niños, personal no autorizado y animales. Cierre los empaques de explosivos parcialmente usados. Almacene explosivos en su empaque original. Use los explosivos permitidos por la ley.

Nunca en el uso

Explore o taladre dentro de material explosivo o barrenos que contengan explosivo.

Taladre sobre barrenos fallidos de voladuras anteriores.

Forcé los materiales explosivos contenidos en un barreno. Tenga otros materiales explosivos en el área de trabajo, únicamente el

necesario. Deje pisar por los vehículos de cargue de explosivos los primer o boosters. Prepare más cebos que los que necesita. Prepare los cebos cerca de grandes cantidades de explosivo, ni en el polvorín. Use el booster si la cavidad del fulminante es muy pequeña. Agrande la cavidad del booster para colocar un detonador. Forcé un detonador dentro de un material explosivo

Siempre en el uso

Verifique la presencia de material explosivo no detonado en el área , antes de taladrar.

Examine con detalle cada barreno para asegurar que no existen riesgos al momento del cargue.

Asegure la posición del detonador en el cebo. Siga recomendaciones del fabricante para el uso del material explosivo. Mantenga los explosivos alejados de las comidas, los ojos o la piel. Evite exponerse a ruidos provocados por una voladura.