Perforación y Voladura Exposición

7/25/2019 Perforacin y Voladura Exposicin

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INTRODUCCIN:

Dentro del proceso de extraccin de rocas, en minas tanto subterrneas y atajo abierto, es necesario realizar distintas operaciones mineras, la primerade ellas es la Perforacin de roca, la cual tiene como finalidad realizar

taladros para alojar al explosivo y sus accesorios iniciadores.

La perforacin de roca es un procedimiento fundamental para arrancarmineral en la minera subterrnea. La perforacin tiene una ama deaplicaciones rande y variable, por eso !oy se tiene distintos dispositivosdise"ados para tratar con distintas maneras de perforar roca.

Perforacion del macizo rocoso:

se basa en principios mecnicos de percusin y rotacin, cuyos efectos de olpe y

friccin producen el astillamiento y trituracin de la roca dependiendo su rea deldimetro de la broca y la profundidad de la lonitud del barreno utilizado.

unos de sus principales finalidades es lorar la mxima penetracin a menorcosto, influyendo la dureza de la roca y la abrasividad

ya #ue esta afectan a la broca desastndola y da"ando el dimetro final de lostaladros debido a su a adelazamiento

Medios para efectuar la perforacin$

%Percusin $ con efecto de olpe y corte como el de un cincel y martillo.% percusion / rotacin : con efecto de olpe, corte y iro, como el producido porlas perforadoras neumticas comunes, jumbos !idrulicos, etc.

%Rotacion con efecto de corte por friccion raado con material mu duro :des!aste de la roca sin olpe, como el producido por las perforadorasdiamantinas para exploracin.

% fusin$ mediante el dardo de llama #ue funde roca y mineral extremadamenteduro$ como la taconita & !ierro ', m(todo aplicado en alunos yacimientos de !ierro

de norte america

"#UIPO$ D" P"R%OR&CION

)e emplean * tipos de ma#uinas perforadoras


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&' manuales:estos e#uipos son de percusin con aire comprimido, se utilizanpara realizar taladros pe#ue"os de un dimetro de + a - mm paratrabajos !orizontales al piso o verticales al tec!o. )e emplean barrenos deacero terminados en una broca fina tipo bisel.

(' Mecanizadas:son ma#uinas de percusin y roto percusin montadas en

c!asis sobre ruedas. Para taladros !asta /- mm de dimetro y +- metrosde profundidad, a#u encontramos a los jumbos neumticos o !idrulicos,trac0 drill y 1aondrill #ue emplean barrenos acoplables con brocasintercambiables.

C' Mecanizadas rotatorias:son de randes dimensiones para uso en tajosabiertos montadas sobre camin con traslacin propia, con motor rotatorioindependiente y perforacin por presin, con brocas rotatorias, triconitas de2 a / puladas de dimetro.Tipos de )rocas:- De corte: empleadas en perforacin de produccin con ma#uinas

c!icas, entre / y 3 puladas de dimetro, donde el inserto es elelemento #ue trabaja y se asta.

- Rotatorias: tambi(n llamdas triconicas ya #ue poseen * conosdentados acoplados a un cuerpo fijo. 4stos conos iran librementealrededor del eje de la broca, cuando esta entra en movimientotriturando a la broca.

- Diamantinas:empleadas en prospeccin eolica y en voladura contaladros laros, usualmente !uecas para permitir la extraccin de unavarilla de la roca o el famoso testio, tienen insertos muy finos dediamante embebidos en una masa fundida, dura #ue conforme se asta

deja aparecer nuevos diamantes.$eleccin de e*uipos de perforacin)u seleccin de basa en criterios econmicos asi como tambi(n en sudise"o mecanico, el mantenimiento y servicio #ue re#uiera el e#uipo,capacidad operativa y las condiciones enerales del luar de donde seva a trabjar & roca, toporafa, acceso, fuentes de enera '.5no de los criterios mas importantes en la seleccin de e#uipo deperforacin es la velocidad de penetracin.La introduccin de la perforacion !idrulica, #ue usa aceita a presin enluar de aire comprimido para activar el martillo y el resto del e#uipo de

perforacin, a lorado aumentar esta velocidad, y la eficiencia de laperforacin, especialmente en rocas duras.La penetracin neumtica a lleado al tope de su desarrollo por la limetapresin de aire comprimido. 6on este sistema se puede aplicarpresiones de trabajo muc!os mayores sobre la broca. 7tra ventaja es#ue la perforadora !idrulica re#uiere de una tercera parte de enera#ue consume una neumtica.


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Condiciones de perforacin+Para conseuir una voladura eficiente la perforacin esta tan importantecomo la seleccin del explosivo por lo #ue este trabajo debe efectuarsecon un buen criterio y cuidado.8ormalmente la calidad de los taladros !acer perforados esta

determinada por 3 condiciones$&' Diametro: depende del tipo de aplicacin en el #ue el taladro ser

utilizado. 6omo rela eneral el de menor dimetro factible ser elmas adecuado y econmico al realizar.

(' ,on!itud: influye muc!o en la seleccin de capacidad del e#uipoperforador y naturalmente en el avance del disparo &profundidad deltaladro'.

C' Rectitud: varia con el tipo de roca, m(todo de perforacin ycaractersticas del e#uipo de perforacin. Deben tener la mayorrectitud y aliniamiento para #ue el explosivo sea apropiadamente

distribuido.4n la mayora de trazos de perforacin el paralelismo entre taladroses de vital importancia para la interaccion de las caras explosivasen topa la voladura

D' "sta)ilidad: dicen #ue los taladros deben mantenerse abierto !astael momento de su empleo4n terrenos sueltos tienden a desmoronarse por lo #ue puede sernecesario revestirlo interiormente con tubos especiales para poderloscarar o !acer otro taladro adyacente obturado.

)9):4;< D4 P4=>7=


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4l fluido de accionamiento en el caso de la perforacin neumtica es airecomprimido a una determinada presin, normalmente de valores comprendidosentre B y + bar.

4xisten dos alternativas$

/. Cue la percusin se produzca fuera del taladro y se transmita a la broca atrav(s de la sarta de varillaje &martillo en cabeza'.

+. Cue el martillo se sit@e en el fondo del taladro, olpeando as el pistndirectamente sobre la broca &martillo de fondo'.

P4=>7=


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ajo esta denominacin se arupan todas a#uellas formas de perforacin en las#ue la framentacin de la roca se produce bsicamente por compresin, corte opor la accin combinada de ambos.

P4=>7=


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:al y como se indica en la fiura /F, el tricono act@a sobre la rocade forma similar como lo !ara una rueda dentada #ue sedesplazase rodando sobre el fondo del taladro y produciendo almismo tiempo una serie de indentaciones cuya profundidad yseparacin dependern de$

La dureza del terreno.

La fuerza de empuje aplicada.

La forma, tama"o y n@mero de dientes del tricono.

Perforacion con corona de diamante$ )e emplea en los sondeoscon extraccin de testio y est basada en la conminucin de laroca principalmente por la accin combinada de compresin yabrasin. )e@n el tipo de corona y la naturaleza de la rocapredomina uno u otro fenmeno


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CORON&$: )i la roca es !omo(nea y no excesivamente dura,se utiliza una corona de insercin con diamantes de un tama"oapreciable &menos de 2- piedras por #uilate' insertados en lasuperficie de una matriz de bronce y carburo de tunsteno. 4lempuje aplicado por el e#uipo de perforacin sobre la coronaconsiue, venciendo la resistencia a la compresin de la roca, lapenetracin de los diamantes en la misma y su conminucin en

pe#ue"os framentos. =esulta obvio #ue el tama"o de losdiamantes y el empuje a aplicar varan con la dureza de la roca,de forma #ue a#uellas rocas ms blandas re#uieren un menorempuje y la utilizacin de unos diamantes ms randes o con unaGmayor exposicinG #ue permitan una mayor profundidad depenetracin.


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-oladura:

Definicin:

)e entiende porvoladura la disposicin de un rupo de barrenos, en los #ue se !a colocado unacierta cara de explosivo y se inicia con una secuencia tal #ue se consiuen losresultados de framentacin y desplazamiento deseados, sin afectar a elementosajenos a la misma.

%&CTOR"$ #U" &%"CT&N &, R"NDIMI"NTO D" ,& -O,&DUR&

4s importante destacar #ue para saber si los resultados de una voladura sonbuenos o no, es necesario saber #u( es lo #ue iba buscando cundo se dise" lamisma. $e puede decir *ue una .oladura a sido realizada con 01ito si losresultados o)tenidos coinciden con el o)2eti.o )uscado .4l objetivo de una voladura, de acuerdo a la definicin establecida al principio delcaptulo es a#uella en la #ue se buscan unos resultados en framentacin ydesplazamiento, adems, de no afectar a elementos ajenos a la voladura.Para lorar este objetivo, y evaluar el correcto rendimiento de una voladura se

deben tener en cuenta tres factoresfundamentales #ue son clave en uncorrecto dise"o y control, #ue son$

Una correcta cantidad de ener!3a. Paralorar los resultados deseados !ace falta lacantidad de explosivo adecuada en cadacaso.

Una correcta distri)ucin de ener!3a. 4lexplosivo es un producto #ue implica la

transformacin de enera #umica enenera mecnica, de modo #ue una maladistribucin nos puede dar luar a unaframentacin no deseada o bien, aconcentraciones de enera tales #ueafecten a elementos ajenos a la misma.


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Un correcto confinamiento de ener!3a. Para #ue el explosivo trabajecorrectamente es necesario #ue los ases enerados est(n confinados en elbarreno, de modo #ue la p(rdida de enera por este !ec!o sea mnima.

%&CTOR"$ IN4"R"NT"$ & ,& ROC&

4l macizo rocoso es un medio !etero(neo por definicin.


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7tras variables de dise"o de este tipo de voladuras son la altura de banco GIG, lainclinacin de los barrenos respecto a la vertical GJG y la distribucin del explosivodentro de los mismos.

4n principio, existen por tanto en el barreno dos caras con misiones bien

diferenciadas$ La cara de fondo, eneralmente de mayor concentracin y potencia, necesariapara el arran#ue del pie de banco.

La cara de columna, #ue puede tener una menor concentracin y potencia,suficientes para el arran#ue de la parte superior.Los explosivos ms densos y potentes &dinamitas, !idroeles, emulsiones, etc.'seran por tanto adecuados para cara de fondo, en tanto #ue a#u(llos menosdensos y de menor potencia &7), emulsiones, etc.', seran ms @tiles comocara de columna. 4l empleo de un tipo de explosivo u otro vendr siempredefinido por las condiciones eolicas de la roca, as como por el campo de

aplicacin de cada uno de los explosivos considerados.Pero, licamente, la diferenciacin entre cara de fondo y de columna ser tantoms patente cuanto ms dura y sana sea la roca.

IN%,U"NCI& D", 6N7U,O D" P"R%OR&CIN "N ,& -O,&DUR&

4xisten varias opciones para el dise"o de voladuras a cielo abierto, en las cualesse diferencian claramente dos tipos$ voladuras de barrenos verticales o debarrenos inclinados.


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4n definitiva, se@n sea el explosivo o la perforacin el factor de mayor incidenciaen el coste total de la operacin, el dise"o de voladura ser necesario realizarlopor una u otra alternativa.

$"CU"NCI& D" "NC"NDIDO

6on la secuencia de encendido se puede variar no slo los desfases de tiempoentre la detonacin de los distintos barrenos, sino tambi(n la direccin de salidade la voladura y de movimiento de la pila de material volado.La iniciacin secuenciada de los barrenos de una voladura en banco constituyeuna !erramienta #ue permite variar de forma controlada los tiempos de salida dela cara o caras contenidas en los barrenos, modificando de forma sustancial loses#uemas nominales de perforacin &piedra, espaciamiento', pasando a otrosvalores ms adecuados a los objetivos fijados.Los objetivos #ue se pretenden con la secuencia de encendido son los siuientes$ 6onseuir mayor framentacin, esponjamiento y el desplazamiento de la roca

volada de acuerdo con las operaciones siuientes. =educir las proyecciones y sobre excavaciones. ;inimizar la intensidad de las vibraciones transmitidas al macizo ro% coso y laonda a(rea producida.

-oladura su)terr8nea


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Las voladuras en obras subterrneas tienen en com@n #ue las voladuras sonmuc!o ms confinadas #ue en voladuras a cielo abierto, ya #ue la cara libre de lamisma es muc!o menor y el movimiento y framentacin de la roca se tiene #uerealizar de una forma muc!o ms restrinida, lo #ue implica #ue el consumoespecfico de la misma sea ms elevado #ue en voladuras a cielo abierto.


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4n minera subterrnea el principal problema #ue !ay #ue afrontar en las laboresde avance de t@neles o aleras con explosivo es la no disponibilidad de caraslibres. Por ello el consumo especfico de explosivo es sensiblemente ms alto #ueen las voladuras de cielo abierto, especialmente cuando se trata de voladuras depe#ue"a seccin.

Iay dos formas de resolver el problema de ausencia de caras libres #ue se acabade mencionar

Perforar los barrenos centrales con una cierta inclinacin respecto al frente, deforma #ue (ste sirva como superficie libre donde se refleje, al menos parcialmente,la onda de compresin &cueles en GHG, en cu"a, en abanico, etc.'.

Perforar unos barrenos, eneralmente de mayor dimetro, #ue se dejan vacosde forma #ue proporcionan una pe#ue"a cara libre inicial &cuele de barrenosparalelos'.

"$#U"M& D" TIRO CON CU"," D" (&RR"NO$ INC,IN&DO$

6ada vez se utiliza menos este tipo de cuele, #ue, aun#ue ofrece aluna ventajasobre el de barrenos paralelos, presenta tambi(n serios inconvenientes.

4ntre las ventajas cabra se"alar las dos siuientes$ ;enor perforacin especfica &;etros lineales perforados por metro c@bicoarrancado' ;enor consumo de explosivo.

)in embaro, los inconvenientes de tipo prctico son importantes$ La perforacin es complicada y, en las condiciones reales de trabajo, su exactitudproblemtica.


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Los avances #ue pueden obtenerse por GpeaG vienen condicionados por elnulo mnimo #ue re#uiere el crter &2-K aproximadamente' y la posibilidad desituar la corredera del e#uipo de perforacin dentro de la anc!ura del t@nel conesta orientacin. Por esta razn el mximo avance suele ser del orden de la mitadde la anc!ura del t@nel. 4sto, especialmente en secciones pe#ue"as, supone

avances por pea muc!o menores #ue los #ue se obtendran utilizando un cuelede barrenos paralelos.

"$#U"M& D" TIRO CON CU"," D" (&RR"NO$ P&R&,",O$

5n cuele de barrenos paralelos es una disposicin de barrenos en la #ue puedeapreciarse una serie de barrenos muy prximos entre s y situados alrededor dedos taladros vacos de mayor dimetro.

Los barrenos de destroza y las zapateras disponen en principio de suficiente cara

libre. Por lo tanto podrn disponerse se@n una malla #ue ser funcinprincipalmente de su dimetro y, en menor medida, de la dureza de la roca y deltipo de explosivo. 8ormalmente estos barrenos suelen proyectarse con una piedraiual a +-%+ veces el dimetro, #ue, a menudo, !a de modificarse para ajustarla ala eometra de la seccin. La cara puede !acerse con 7 a ranel o ele#uivalente de otro explosivo.

Los barrenos de contorno o permetro se proyectan casi siempre alo msprximos entre s #ue los de destroza con objeto de conseuir un mejor acabadode las paredes #ue incremente la estabilidad de la excavacin y reduzca las

necesidades de sostenimiento. :ambi(n puede emplearse una t(cnica de recortecomo la explicada en captulos anteriores. 4n voladuras subterrneas, el rado decompresin a #ue est sometida la roca suele ser tal, #ue impide la utilizacin dela t(cnica de precorte.6on este tipo de es#uema de tiro se consiuen avances de un -%M de lalonitud de perforacin de los barrenos, si bien la inexactitud en la ejecucin de(sta, no permite normalmente ir ms all de los +%+, m con e#uipos deperforacin manuales, ni de *%3 m. con e#uipos mecanizados. Los ms modernos

jumbos de perforacin incorporan un sistema informtico #ue permite elposicionamiento automtico o semiautomtico de la corredera en el luar previsto

para el embo#uille. La mayor precisin respecto al posicionamiento manual #ueello supone, facilita la consecucin de avances -,%/m superiores a losmencionados, lleando a alcanzar avances de !asta 3, metros.


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$"CU"NCI& D" "NC"NDIDO

6omo ya se !a mencionado, la secuencia de encendido debe ser a#uella #uevaya creando proresivamente caras libres para facilitar la detonacin de lossiuientes barrenos. De este modo, y como el confinamiento en voladuras de

interior es muc!o mayor #ue en cielo abierto, la secuencia de disparo seuir unorden en funcin de la posicin y la cara de los barrenos &o rupos de barrenos'conformados.


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$I$T"M&$ D" C&R& D" "5P,O$I-O$ & 7R&N", "N -O,&DUR&$ D"INT"RIOR

Los explosivos a ranel #ue se emplean en voladuras de obras subterrneas, sepueden arupar en dos rupos en funcin de #ue tenan consistencia ranular o

sea un producto bombeable.Los productos empleados de estos tipos son los tipo anfo, en el casos deconsistencia ranular y los de tipo emulsin &o !idroel bombeable'.4stos tipos de productos pueden ser carados mediante e#uipos mecanizados decara, lorando as, optimizar el proceso de cara, reduciendo el tiempo empleadoen la misma.

4l proceso de cara es el siuiente, mostrado en la fiura

/ )e introduce el cartuc!o cebo, junto con su detonador en el interior del barreno.

+ La manuera de cara de explosivo se introduce !asta el fondo del barreno.

* 5na vez en el fondo del barreno, se comienza el impulso &bombeo o soplado' delexplosivo. De manera simultnea se extrae a ritmo constante la manuera delbarreno posibilitando el llenado completo del barreno con explosivo.

3 9ntroducida la cantidad de explosivo deseada, se retira la manuera y seprocede al retacado del barreno.

$I$T"M&$ D" C&R7& D" &N%O

Los explosivos tipo anfo pueden cararse mediante el uso de tolvas de formacnica #ue se presurizan con aire comprimido de modo #ue el explosivo salalanzado a trav(s de una manuera de cara de explosivo #ue se introduce en elfondo del barreno. 4l impulso del producto a trav(s de la manuera se loramediante efecto Henturi.4stos dispositivos se conocen como O


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)e utilizan en la fabricacin de elementos iniciadores &detonadores'. 4ntre estetipo de sustancias cabe mencionar el fulminato de mercurio y la azida deplomo.

$ustancias e1plosi.as secundarias)on sustancias explosivas para cuya detonacin se re#uiere, en comparacin conlas anteriores, una mayor cantidad de explosivo y un mayor impulso ener(tico.)e utilizan como cara base de los detonadores, como cebos para iniciarexplosivos de baja sensibilidad y tambi(n, en mayor o menor proporcin, formanparte de la composicin de muc!os explosivos comerciales.4ntre este tipo de sustancias cabe mencionar la nitrolicerina, el nitrolicol, eltrinitrotolueno, la pentrita y la nitrocelulosa.

$ustancias no e1plosi.as suscepti)les de detonar+Dentro de a#uellas sustancias no explosivas, pero #ue en determinadascircunstancias y ante un impulso ener(tico suficientemente alto &por ejemplo, ladetonacin de otro explosivo' son susceptibles de detonar, se encuentraprincipalmente el nitrato amnico, de amplio uso en la industria, ya #ue se usaeneralmente como fertilizante. )in embaro, a"adi(ndole un elementocombustible #ue corrija su balance de oxeno positivo, forma parte de la mayorade los explosivos comerciales actuales.)e trata de un producto prcticamente inerte y, por lo tanto, muy seuro demanejar, ya #ue se sensibiliza a"adiendo en torno a un Q 2 M en peso de asoil.7tra caracterstica importante es #ue es un producto barato, pero cuyo principalinconveniente radica en su alta !iroscopicidad y solubilidad en aua, la cual loinsensibiliza lleando a imposibilitar su detonacin."5P,O$I-O$ INDU$TRI&,"$Los explosivos industriales estn constituidos por una mezcla de sustancias,combustibles y comburentes, #ue, debidamente iniciadas, dan luar a unareaccin #umica cuya caracterstica fundamental es su rapidez.DIN&MIT&4ste tipo de explosivos, reciben su nombre por su consistencia elatinosa y seobtiene al mezclar nitrolicerinaRnitrolicol &8S' con nitrocelulosa. 4sta mezcla esa@n ms ener(tica #ue el propio 8S. Lleva en su composicin, como elementopredominante, el nitrato amnico, adems de combustibles y otros aditivosminoritarios.Dentro de la familia de las dinamitas se pueden distinuir dos tipos diferentes,elatinosas y pulverulentas, en funcin de su composicin.La dinamita pulverulenta est compuesta bsicamente por nitrato amnico, uncombustible #ue corrie su exceso de oxeno y una pe#ue"a cantidad&eneralmente prxima a un /-M' de un sensibilizador, #ue puede sernitrolicerina, trinitrotolueno o una mezcla de ambos.&N%O4n la lnea de reducir el contenido en nitrolicerina &o nitrolicol' del explosivo paraincrementar su seuridad, surieron los explosivos tipo 7 &uel 7il', explosivos compuestos por un 3 M aproximadamente de nitrato


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amnico #ue act@a como oxidante y en torno a un 2 M de asoil #ue act@a comocombustible.4IDRO7","$

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