Perforacin & Voladura Taladros largos

METODOS DE EXPLOTACION SLC SLV

ndice1.- Definicin de trminos 2.- Mtodos de explotacin 2.1.- SLC - Taladros abanicos 2.2.- SLV - Taladros paralelos 3.- Preparacin 4.- Perforacin de taladros 4.1.- Factores que originan desviacin de taladros 5.- Estndar de perforacin de taladros ascendentes 6.- Estndar de perforacin de taladros descendentes 7.- Diseos de perforacin y voladura taladros largos 7.1.- Calculos de burden y espaciamiento 7.2.- Diseo tipico SLC 7.3.- Diseo tipico SLV 7.4.- Diseos de carga para taladros de produccin 7.5.- Diseo de distribucin de energa 7.6.- Distribucin de enrgia optimo 7.7.- Radio de influencia por distribucin de carga 7.8.- diseos de secuencia de salida. 8.- Explosivos y accesorios de voladura

1.- Definicin de trminos.Malla de perforacin Diseo inicial para perforacin, con la finalidad de lograr una distribucin uniforme de la energa, un confinamiento y nivel de energa adecuado. Maquina de perforacin electro hidrulico especialmente diseado para perforar taladros verticales ascendentes y descendentes. Son elementos que sirven para trasmitir la energa mecnica a la roca Elemento con diseo del faldn estriado para minimizar la desviacin del taladro Orificios perforado con la finalidad de colocar una con carga explosiva. Tcnica que sirve para asegurar la simetra y mantener el burden entre filas de perforacin. Inclinacin de los taladros que sirve para asegurar el espaciamiento entre taladros a perforar en el eje de perforacin (fila) Taladro ejecutado que esta fuera del punto inicial planificado, la desviacin es vista desde un punto de vista tridimensional pudiendo distorsionar el burden y el espaciamiento del diseo original.

Jumbo/Simba

Aceros de perforacin Broca retractil Taladro de rotura Paralelismo Angulo de inclinacin

Desviacin de taladro

SLC SLV

Mtodo de explotacin sub level en cuerpos. Mtodo de explotacin sub level en vetas. Compuesto qumico, mezcla de materiales cuyo propsito es funcionar por explosin

Explosivo

Cebo Combinacin de una carga explosiva y un detonador que constituye una unidad. Carga de columna Acoplamiento Densidad del explosivo Carga larga y contina de un explosivo o agente de voladura dentro de un taladro. Grado en que un explosivo llena un taladro, los explosivos a granel son acoplados totalmente. Peso de un explosivo en un volumen determinado.

Densidad de carga Peso de un explosivo cargado por metro de taladro. Velocidad de detonacin Velocidad a la cual progresa la detonacin a travs de un explosivo. Factor de carga Sobre excavacin Cantidad de explosivo usado por unidad de roca para volarlo. Exceso de rotura ms de los limites de excavacin.

Taco Material inerte introducido en el taladro detrs de la carga de columna, su propsito es retener los gases y la energa del explosivo dentro del taladro. Retardos Pausa de tiempo determinado entre detonaciones e impulsos de detonacin para permitir la iniciacin de cargas explosivas separadamente. Presin que ejercen los gases calientes del explosivo detonado sobre la pared del taladro, la presin del taladro es una funcin de la densidad y la velocidad de detonacin.

Presin de barreno

2.- Mtodos de explotacin con taladros largosSublevel Stoping, es una aplicacin de los principios de la voladura de banco a cielo abierto a las explotaciones subterrneas, consiste en el arranque del puente entre dos niveles de perforacin en sentido descendente y ascendente. El sistema establece un nico nivel base (nivel de extraccin) para varios subniveles superiores, la distancia entre los niveles base oscila entre 80 y 100 metros. Existen dos variaciones en este mtodo El mtodo taladros paralelo (LBH). El mtodo taladros en abanico.

2.1.- Mtodo taladros abanicos - SLCEste mtodos es aplicado en cuerpos diseminados, la perforacin de taladros son de longitudes variables superiores a los 15 metros dependiendo de las dimensiones del block mineralizado. La altura entre Subniveles de perforacin es de 30 metros, a partir de estos subniveles se realizan perforaciones de taladros ascendentes y descendentes en abanicos para lo cual se utilizan dimetros de broca de 64mm. Con la finalidad de minimizar la desviacin de los taladros.

2.2.- Mtodo taladros paralelos - SLVEste mtodos es aplicado bsicamente en bloks de mineral de potencias menores, vetas donde la potencia minable es de 1.50 metros hasta 3.00 metros, la seccin de los subniveles son de 2.50m x 2.50m, sirven como subnivel de perforacin as como tambin para el desplazamiento de los equipos de perforacin y de limpieza scooptram. Existe una regular continuidad en la mineralizacin lo cual hace factible la aplicacin de este sistema, el buzamiento de las vetas tienen un promedio de 75 lo que es una inclinacin favorable en el desplazamiento del material dentro del tajo. La altura entre subniveles es de 15.0 metros, a partir de estos subniveles se realizan perforaciones de taladros paralelos al buzamiento de la veta en sentido ascendente y descendente con una longitud entre 12.0m 15.0m como mximo, para lo cual se utilizan dimetros de broca de 64mm con la finalidad de minimizar la desviacin de los taladros. Los Ch - slot utilizado como cara libre son preparados con una seccin de 2.0m x 2.0m. Estas chimeneas estn ubicadas a los extremos del tajo de tal forma que la explotacin se hace en retirada y en rebanadas verticales.

3.- PreparacinEl acceso a los tajeos de explotacin es por rampa y cortadas normalmente ubicados en la caja piso de los tajeos. La galera de extraccin (by pass) debe ser desarrollada en el nivel base (caja piso) del tajeo, paralela a la zona mineralizada y en estril, el desarrollo de estocadas o draw points que unen la galera de extraccin con la galera sobre veta, para la recuperacin del mineral derribado. Las galeras de perforacin (subniveles) deben estar en la zona mineralizada.. Se ejecuta una Ch - slot que sirve como cara libre para iniciar la voladura.

4.- Perforacin de taladros largosLa perforacin de taladros largos es la principal actividad en el minado por subniveles, esta operacin requiere de bastante control y precisin antes de iniciar la perforacin, el control y precisin son un factor determinante para lograr una voladura ptima y eficiente. El uso de dimetros menores y longitud de taladros mayores bsicamente generan la desviacin del taladro es un problema comn pero controlable.

4.1 Factores que originan la desviacin del taladro. Factores que originan desviacin del taladro antes de la perforacion: o Error en el posicionamiento del equipo. o Error en la seleccin y lectura de ngulos. o Error en el emboquillado y en la fijacin de la viga de avance.

Taladro planeado

desviacin de taladro

Factores relacionados a la condicin y estado del equipo: o o o o Estado de la perforadora Carro porta perforadora, deslizadera y componentes Viga de avance Sistema lector de ngulos (ARI)

Factores dentro del taladro: o Tipo y calidad de roca

Factores durante la perforacin: o Estado de la columna de perforacin (desgaste roscas)

o Tipo de columna y longitud de taladrosCOLUMNA T - 38 DESCRIPCIN PRECIO Broca Retrctil 2 1/2 (64mm) 95.00 Barra MF T38 4 140.00 Shank Adapter COP. 1238 T38 140.00 COLUMNA R 32 PRECIO RENDIMIENTO ( mts) RENDIMIENTO (mts ) 630 2400 3100

DESCRIPCIN

Broca Retractil 2 (51 mm) Barra MF R-32 4 Shank adapter COP. 1032 R32

78.00 98.00 149.00

450 1800 2050

1.50m 1.00m 0.50m 0 5

2 R3

D EE SP 10

T AC TR RE D/ RO

T BI

mm 51

CT TRA /RE OD EDR SPE T3820 25 30 metros

Deviation BIT

m 64m

15

Hole depth

R32

44mm 55mm

32mm 38mm

51mm

T38

64mm

o Intervalo oportuno y correcto de las brocas Antes que aparece las microfisuras (piel de serpiente). Antes que ocurra la rotura de los insertos. Antes que los planos de desgaste sean mayores a 1/3 del dimetro del inserto. Antes que la velocidad de penetracin disminuya. Antes que se presente el contracono. Antes que la desviacin del taladro este fuera de control.

o Tipo y dimetro de brocaHole deviation T38 64 m m

%0 1 2 3 4 5 6 7

o Parmetros de perforacin: Rotacin Percusin Fuerza de avance Sistema anti-atasque Barrido

Existen solamente dos maneras bsicas de atacar mecnicamente a una roca y estos son: Percusin Rotacin (fuerza de impacto de 25 ton) (velocidad de rotacin 250 rpm)

Adicionalmente tenemos una fuerza de empuje de 1.5 ton a esta fuerza se le denomina avance. Es la interaccin entre la broca y la roca la que gobierna la eficiencia de la transferencia de la energa por lo tanto el proceso de fracturamiento de la roca esta supeditado a la energa entregado por la broca.

5.- ESTANDAR PERFORACIN DE LOS TALADROS LARGOS ASCENDENTESA) OBJETIVO. Obtener Una mejor eficiencia de metros perforado por tonelada, minimizando costos. B) REFERENCIAS. 1. Reglamento Interno De Seguridad EMQSA. 2. Manual de Perforacin C) ESTANDARES. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. La altura de perforacin debe ser: 3.50 mts. La malla de perforacin ser: 1.20 mts x 1.20 mts. Longitud de Perforacin: 17 20 mts. Broca tipo botones 2 ( Dimetro). Barra de extensin de 1.20m Inclinacin de Taladro 10 respecto a la vertical. Presin de agua 5 10 Bar. Tensin de trabajo del equipo: 440 V.

D) ELEMENTOS NOSA. 1.1.Areas subterrneas: limpias y en condiciones seguras. 1.2.Proteccin de Mquinas. 1.3.Instalaciones protegidas por unidades permanentes o porttiles. 1.4.Comodidades de los Operadores. E) CONTROL. Lo llevan: el Operador, Supervisores. F) RESPONSABILIDAD. Superintendente de Mina, Jefes y Asistentes de las Secciones (Mina).

6. - ESTANDAR DE PERFORACIN DE LOS TALADROS LARGOS DESCENDENTESG) OBJETIVO. Obtener Una mejor eficiencia de metros perforado por tonelada, minimizando costos. H) REFERENCIAS. 1. Reglamento Interno De Seguridad EMQSA. 2. Manual de Perforacin I) ESTANDARES. 1. La altura de perforacin debe ser: 3.50 mts. 2. La malla de perforacin ser: 1.20 mts x 1.20 mts. 3. Longitud de Perforacin: 17 20 mts. 4. Broca tipo botones 2 ( Dimetro). 5. Barra de extensin de 1.20m 6. Inclinacin de Taladro 10 respecto a la vertical. 7. Presin de agua 5 10 Bar. 8. Tensin de trabajo del equipo: 440 V. J) ELEMENTOS NOSA. 1.5.Areas subterrneas: limpias y en condiciones seguras. 1.6.Proteccin de Mquinas. 1.7.Instalaciones protegidas por unidades permanentes o porttiles. 1.8.Comodidades de los Operadores. K) CONTROL. Lo llevan: el Operador, Supervisores. L) RESPONSABILIDAD. Superintendente de Mina, Jefes y Asistentes de las Secciones (Mina).

7.- Diseos de perforacin y voladura en taladros largos 7.1 Clculos para los diseo de burden y espaciamientoDiseo de la Malla Perforacin y Voladura Para el clculo del burden se utiliza el modelo de Pearse Donde: B = ( K D / 1000) ( P / Std )

B = K = D = P = Std =

Burden Constante que depende de la carga explosiva y de la roca (0.7 1.0) Dimetro de taladro (mm) Presin de detonacin de la carga explosiva (kg/cm2) Resistencia tensiva dinmica de la roca (kg/cm2)

7.2 Diseo tpico para el minado - SLC

7.3 Diseo tpico para el minado - SLV

7.4 Diseo de carga para taladros de produccin Alternativa 1 - Cebo iniciador y columna de carga

Alternativa 2 - Cebo iniciador- columna reforzador- columna de carga

Alternativa 3 Cebo iniciador- columna - taco - Cebo iniciador- columna - taco

7.5 Diseo de distribucin de energa para voladura - SLC

4.0m

10.5m 13.5m

15.0 m

7.6 Distribucin de energa optimo

7.7 Radio de influencia por distribucin de carga optimo

7.8 Diseo de secuencia de salidas

8.- Explosivos y accesorios de voladura Anfo (Examon P)Nitrato de amonio slido utilizado en explosivos simples se suministra en forma de prills. Estos prills deben ser porosos y de distribucin de tamao uniforme. El tamao tpico para el prill de nitrato de amonio grado explosivo es: 100% < 3 mm 90% < 2 mm 1% < 1 mm Y el grueso debe tener un dimetro entre 1 y 2 mm. Durante la formacin de dichos prill, generalmente se aade una fina capa de arcilla en su exterior, con el fin de contrarrestar la naturaleza higroscpica del nitrato. El nitrato sin recubrimiento en contacto con el aire, que tenga un 60% de humedad, eventualmente se transforma en lquido la arcilla finamente

adherida a la superficie del prill reduce este efecto, pero tambin reduce su sensibilidad y permeabilidad. Este explosivo tiene sus limitaciones no es resistente al agua tener en cuenta la introduccin del ANFO en un sistema de voladura en casos de taladros saturados en agua. El producto ANFO de mayor uso, es una mezcla balanceada de oxgeno, de libre fluido, conteniendo aproximadamente el 94% de prills de nitrato de amonio y 6% del combustible diesel N 2 (D-2). Los vacos en el prill de voladura poroso, menos denso, cumplen dos funciones: 1. Permiten al prill absorber y retener el aceite combustible de manera uniforme y cercana. 2. Mejoran la sensibilidad al actuar como puntos calientes de alta temperatura o puntos de iniciacin. Durante el almacenamiento del nitrato de amonio, el ciclo de temperatura puede producir un desmoronamiento de la estructura del prill. Cuando la temperatura del nitrato puro se eleva sobre los 32,1C, ocurre un cambio espontneo en la estructura del cristal. El cambio de la densidad y el volumen de la estructura del cristal dar como resultado un agrietamiento del cristal y, por lo tanto del prill. Cuando se enfra bajo los -17 a -32C los cristales tienden a aglutinarse y si hay alguna humedad presente. El producto empezar a formar terrones.

Propiedades de los prills de grado explosivoLos prills de nitrato de amonio se utilizan tambin como fertilizante. Durante perodos de escasez de explosivos, los responsables de voladuras con frecuencia han utilizado los prills de grado fertilizante. Existen diferencias entre los prills de grado fertilizante y los de grado explosivo, los prills de grado explosivo son porosos, esto distribuye el combustible mejor, lo que resulta en un mejor desempeo en la voladura.PROPIEDADES DE LOS PRILLS DE AMONIOITEM Recubrimiento Inerte Dureza Forma Fsica Distribucin de combustible Dimetro mnimo para detonacin sin confinar Velocidad confinada en 100 mm de dimetro Grado Fertilizante 3% - 5% Muy Dura Cristal slido Superficial 228 mm 1829 m/s Grado Explosivo 0.5% - 1% Suave Porosa Integral 64 mm 3353 m/s

Produccin de energa del anfoLa cantidad de diesel agregada al nitrato de amonio es extremadamente crtica desde el punto de vista de la eficiencia de la detonacin, para obtener la

liberacin de la energa ptima, es deseable una mezcla que contenga 94% de nitrato de amonio y 6% de diesel. Si por alguna razn, en vez del contenido requerido de 6% en los prills, la mezcla contiene del 2 al 4% de combustible, una cantidad significativa de energa se desperdicia y el explosivo no se desempea apropiadamente. Por otro lado, al tener un exceso de combustible en la mezcla, la produccin mxima de energa se ve tambin afectada. La prdida de energa es menor al tener un porcentaje mayor de combustible que si se tiene un porcentaje menor al ptimo.1000 900

Energa Terica (kcal/kg)

800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Contenido Diesel %

La grfica indica que el rendimiento energtico es menor cuando la mezcla tiene menos combustible, produce mas gases nitrosos y es ms sensitivo cuando tiene menos combustible, cuando la mezcla tiene mas combustible el rendimiento energtico tambin se reduce pero es mas estable, produce mayor concentracin de gas monxido de carbono

100

Rendimiento energetico (%)

Oxidos de nitrogeno 90 Rendimiento optimo

monoxido de carbono

80

70

60

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Contenido Diesel %

El comportamiento de la velocidad de detonacin es variable tambin en funcin del porcentaje de oxigeno tal como se muestra en el grafico siguiente.4100 4000 3900 3800 3700 3600 3500 3400 3300 3200 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Velocidad de detonacion (m/seg)

Contenido Diesel %

Propiedades: Baja densidad (0.75 g/cc 1.1 g/cc) Velocidad detonacin transciente (2700 m/s 5000 m/s) Dependiendo del iniciador (cebo) Nula resistencia el agua (higroscopico) Baja sensibilidad, simpata y transmisin Mayor generacin de gases

Emulsiones explosivasExplosivo constituido por dos fases liquidas naturalmente inmiscibles entre si, una de ellas es dispersa como pequeas gotas dentro de la otra, adicionalmente se agregan sensibilizadores (micro esferas contenido aire) Fase dispersa Solucin oxidante NA acuoso Fase contina Combustible Aceites

Microfotografa de una Emulsin matrizPara impedir que la mezcla explosiva en reposo las fases dispersa y continua se asientan, se agregan pequeas cantidades de agentes emulsificantes. El aire contenido en los micros esferas sirve para sensibilizar la mezcla, al ser violentamente comprimido por la presin de la onda de choque iniciadora, se inflama produciendo un efecto denominado de puntos calientes (hot spot)

micro esferas Microfotografa de una Emulsin con micro esferasLas emulsiones son resistentes al agua, proveen altas velocidades de detonacin, alta energa disponible y alto poder de fracturamiento. Propiedades: Densidad (poder rompedor 1.12 g/cc 1.18 g/cc) Velocidad de detonacin alta (4800 m/s 5200 m/s) Resistencia el agua (excelente) Baja sensibilidad, simpata y transmisin Corta vida til y duracin. La velocidad de detonacin es la caracterstica ms importante del explosivo cuanto ms grande sea la velocidad de detonacin del explosivo, tanto mayor es su potencia.

Se entiende por detonacin de un explosivo a la transformacin casi instantnea de la materia slida que lo compone en gases. Esta transformacin se hace a elevadsimas temperaturas con un gran desprendimiento de gases casi 10.000 veces su volumen.

Accesorios de voladuraLas mezclas explosivas por si solas no pueden ser detonados, de manera que para ser usados eficientemente necesitan de elementos que produzcan una onda de detonacin o una chispa para iniciar y o transportar esta onda o chispa de taladro a taladro y un tercer grupo que retardan y controlan los tiempos de detonacin de cada grupo de taladros.

Detonadores no elctricos - EXSANELInternamente esta cubierto por una sustancia reactiva que al ser activado conduce una onda de choque a una presin y temperatura suficiente para iniciar al detonador Fulminante N 12Conector J clip Banda de papel coadhesiva

Sello de ultrasonido

Tubo de Choque

Etiqueta de identificacin nmero y retardo Detonador N 12

Sello de Hule

Tiene la precisin y confiabilidad y la ventaja adicional que no hay riesgo a los efectos de la electricidad esttica, corrientes inducidas y corrientes errticas, se utilizan cordn detonante como medio de iniciacin. Ventajas de su uso: Al contar con retardos incorporados permite incrementar las mallas de perforacin en tajeos y en frentes, reducir el nmero de taladros, provocando la optimizacin y calidad de las voladuras, desde el punto tcnico - econmico.

Minimiza la ocurrencia de tiros cortados Mejora la fragmentacin, control de lanzamiento de la pila Conexiones fciles y rpidas. Disminuye el dao causada a las cajas y rocas remanentes Disminuye las vibraciones por efecto de la voladura. Tubo de choque (manguera) Internamente esta cubierto por una sustancia reactiva que al ser activado conduce una onda de choque a una presin y temperatura suficiente para iniciar al detonador Diseo de manguera bi-capa:

Superficie interna recubierta con mezcla de HMX/aluminio color plateado Resistencia a la abrasin, proteccin UV, Resistencia a la penetracin de aceite, elongacin y resistencia en traccin

Capa externa para retencin de polvo

Capa interna entrega retencin del explosivo polvo HMX/aluminio Capa externa entrega resistencia al aceite y resistencia fsica -combinada La velocidad de onda de choque es de 2000 m/s En caso de corte quedado Fulminante N 12 se produce ingreso de humedad ocasionando tiro

Son sustitutos de los fulminantes comunes, poseen elementos de retardo pirotcnico para detonar en diferentes intervalos de tiempo, son fabricados en series de segundo y milisegundo.COPA DE AISLAMIENTO RETARDO PRINCIPAL PIROTECNICO PETN CARGA BASE

TUBO DE CHOQUE EXSANEL

CRIMPEADO DE CERRADO

TUBO DE HULE SELLADOR

CASQUILLO DE ALUMINIO

AZIDA DE PLOMO CARGA PRIMARIA SELLADOR DE RETARDO PIROTECNICO

CRIMPEADO DE SELLADO

Conector J clip

Diseo de conector J CLIP: es utilizado para poner en contacto el cordn detonante con el tubo de choque y trasmitir la onda hacia el detonador.Sistema flexible para enganchar el cordn detonante en el orificio

.

conector J CLIP: Tubo de choque

Cordn detonante

El sistema es seguro cuando el cordn esta dentro del orificio del conector no es posible desconectarse con facilidad

Cordn detonanteEl cordn detonante consiste en un reguero de un alto explosivo usualmente PETN, el cual esta cubierto de materiales sintticos, que lo hacen flexible, impermeables y resistentes a la tensin, sirve como medio de iniciacin tiene un VOD Muy alto - 7000 m/s.

Cobertura de plstico

Cobertura de papel plastificado Hilo de algodn

Fibras de nylon

Explosivo PETN

Detonador ensambladoSistema convencional que se emplea para detonar altos explosivos y/o como iniciacin para sistema no elctricos.48 mm. 10 mm. 7 mm. luz

Az Pb31 mm.

PETN

Carga explosiva

Raras

veces

es

el

mejor

sistema

de

iniciacin

a

usar.

La dispersin por metro esta en aproximadamente +/- 5 seg/m. Es probable que algunos taladros no sigan la secuencia y se adelanten si es que no se tiene en cuenta la longitud mnima de mecha rpida entre secuencias de encendido.

El tiempo de quemado de la mecha lenta debe ser verificado en cada mina (entre 150 y 200 seg. / metro a nivel del mar) El Reglamento de Seguridad e Higiene Minera vigente, con respecto a este tema dice textualmente: Voladura No Elctrica Artculo 229 Enciso C) Los parmetros para el quemado de mecha lenta de un metro son de 150 a 200 segundos 50 a 60 s/pie a nivel del mar.