Semana 6, Perforación y Voladura

8/17/2019 Semana 6, Perforación y Voladura

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VOLADURA

Carrera: Ingeniería de Ejecución en Minas

Docente: Jorge Antonio Villarroel Villalobos


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CRITERIOS DE SELECCION DE

EXPLOSIVOS

APRENDIZAJES ESPERADOS

Seleccionar explosivos a usar de acuerdo a sus características, propiedades,

constitución y presentación

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EXPLOSIVOSINTRODUCCION

el constituido por los explosivos. La elección del tipo de explosivo forma parteimportante del diseño de una voladura y, por consiguiente, de los resultados a

obtener.

Los usuarios de explosivos a menudo caen en la rutina y en el espejismo de

unos costes mínimos de arranque sin tener en cuenta toda una serie de factores,

diámetro de carga, características de la roca, volumen de roca a volar, presencia

de agua, condiciones de seguridad, atmósferas explosivas y problemas de

suministro.

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EXPLOSIVOSPRECIO DEL EXPLOSIVO

.

En principio, hay que elegir el explosivo más barato con el que se es capaz derealizar un trabajo determinado.

Se observa que el explosivo más barato es el ANFO, que llega a suponer un

consumo total entre el 50 y el 80%, según los países. Otros atractivos de este

agente explosivo son la seguridad, la facilidad de almacenamiento, transporte y, .

Pero, a pesar del bajo precio, el ANFO presenta algunos inconvenientes como

son su mala resistencia al agua y su baja densidad. Al hablar del precio de los

exp os vos ser a m s correc o acer a expresan o s e por un a e energ adisponible (PTA/kcal) que por unidad de peso (PTA/kg), pues en definitiva los

resultados de las voladuras dependen de la energía destinada a la

fra mentación es on amiento de la roca.

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,

objetivo de las voladuras es realizar elarranque con un coste mínimo, y que

en rocas duras la perforación es una

operación muy onerosa que puede

llegar a compensar ampliamente la

utilización de explosivos caros, pero,

formadas por un explosivo denso y de

alta energía en el fondo y otro menos

denso y de energía media en la

co umna.

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,

dado, el menor coste se obtendrá empleando un explosivo que proporcione lapotencia requerida al menor coste por unidad de longitud de barreno cargada.

Así pues, desde un punto de vista económico, el mejor explosivo no es el más

barato sino aquel con el que se consigue el menor coste de voladura

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EXPLOSIVOSDIAMETRO DE CARGA

con el diámetro, como es el caso del ANFO, hay que tomar las siguientesprecauciones:

Con barrenos de diámetro inferior a 50 mm es preferible, a pesar del mayor

precio, emplear hidrogeles o dinamitas encartuchadas.

Entre 50 y 100 mm el ANFO es adecuado en las voladuras en banco como

un 20% con cargadoras neumáticas y cebándolo de forma efectiva. Cuando se

usan hidrogeles, tanto a cielo abierto como en interior, éstos son generalmente

encartuchados y sensibles al detonador.

or enc ma e os mm, no ex s en pro emas con e , aunque enrocas duras es preferible diseñar las columnas de forma selectiva y con un buen

sistema de iniciación. En los calibres grandes con las diferentes mezclas

ex losivas a ranel ANFO, hidro eles, emulsiones ANFO esado es mu

económico realizar la carga con medios mecánicos.

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EXPLOSIVOSDIAMETRO DE CARGA

,

usando en diámetros pequeños, pero en calibres de tipo medio están siendosustituidos por los hidrogeles y emulsiones encartuchadas.

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EXPLOSIVOSCARACTERISTICAS DE LA ROCA

variables más importante, no sólo por su influencia directa en los resultados delas voladuras sino además por su interrelación con otras variables de diseño.

Si se clasifican las rocas en cuatro tipos, los criterios de selección

recomendados son:

debilidad existentes son muy escasos, por lo que es necesario que el

explosivo cree un mayor número de superficies nuevas basándose en su

Energía de Tensión “ET”. Los explosivos idóneos son pues aquellos con una

e eva a ens a y ve oc a e e onac n: roge es, emu s ones yexplosivos gelatinosos.

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EXPLOSIVOSCARACTERISTICAS DE LA ROCA

.

grande entre discontinuidades que conforman bloques voluminosos in-situ yen los terrenos donde existen grandes bolos dentro de matrices plásticas, la

fragmentación está gobernada fundamentalmente por la geometría de la

voladura y en menor grado por las propiedades del explosivo. En estos casos

se aconsejan explosivos con una relación “ET/EB” equilibrada, como pueden

ser el ALANFOy el ANFO Pesado.

c. Rocas porosas: En este tipo de rocas se produce una gran amortiguación yabsorción de la "ET", realizándose prácticamente todo el trabajo de rotura por

la "ES". Además de seleccionar los explosivos idóneos, que serán aquellos

e a a ens a y ve oc a e e onac n como e , se recom en anlas siguientes medidas para retener los gases dentro de los barrenos el

mayor tiempo posible: Controlar la longitud y material de retacado,

Dimensionar la iedra correctamente, Cebar en fondo Reducir la Presión de

Barreno, mediante el desacoplamiento de las cargas o adición de materiales

inertes. (ANFOPS).10


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EXPLOSIVOSVOLUMEN DE ROCA A VOLAR

consumos de explosivo a efectuar dentro de las operaciones de arranque. En lasobras de mayor envergadura las cantidades de explosivo pueden llegar a

aconsejar su utilización a granel, ya que posibilitan la carga mecanizada desde

las propias unidades de transporte, se reducen los costes de mano de obra

dedicada a dicha operación y se aprovecha mejor el volumen de roca perforado.

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EXPLOSIVOSCONDICIONES ATMOSFERICAS

contienen NG, ya que tienden a congelarse a temperaturas inferiores a BOC.Para solventar este problema se utilizan sustancias como el Nitroglicol que

hacen que el punto de congelación pase a -20°C.

Las altas temperaturas también dan lugar a inconvenientes que hacen el manejo

del explosivo peligroso como es el caso de la denominada exudación. Con el, ,

aunque con el frío los encartuchados se hacen más insensibles y se precisa una

mayor energía de iniciación. El ANFO tampoco se ve afectado por las bajas

temperaturas si el cebado es eficiente, pero en ambientes calurosos es preciso

con ro ar a evaporac n e com us e qu o.

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EXPLOSIVOSPRESENCIA DE AGUA

superior al 10% se produce su alteración que impide la detonación de la mezclaexplosiva. Así, cuando los barrenos contengan agua Se procederá de las

siguientes formas:

Si la presencia de agua es pequeña, el ANFO triturado se encartuchará dentro

de fundas de plástico, alcanzándose densidades próximas a 1,1 g/cm². El,

dañado y su carga alterada se interrumpirá la detonación dentro de la columna.

Si la cantidad de agua alojada es mayor y no es practicable el procedimiento

anterior se puede efectuar el desagüe de los barrenos con una bomba e

n ro uc r a con nuac n una va na e p s co e res s enc a a ecua a yproceder a la carga del ANFO a granel.

Si la afluencia de agua a los barrenos impide el desagüe, se pueden utilizar

ex losivos como los hidro eles emulsiones a ranel, bombeándolos o

vertiéndolos, o explosivos gelatinosos e hidrogeles encartuchados.

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EXPLOSIVOSPROBLEMAS DE ENTORNO

son las vibraciones y onda aérea.

Desde el punto de vista del explosivo, aquellos que presentan una elevada “ET”

son los que dan lugar a un mayor nivel de vibraciones. Así, si es factible, será

mejor utilizar ANFO que hidrogeles. El seccionado y secuenciado de cargas se

puede realizar también con explosivos a granel y encartuchados aplicando.

En cuanto a la onda aérea, se recomienda que el explosivo tenga una relación

“ET/EB” equilibrada y sobre todo que se controle el diseño geométrico de la

vo a ura.

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EXPLOSIVOSHUMOS

oxígeno que maximice la energía desarrollada y minimice los gases tóxicos de

detonación, es inevitable la formación de humos nocivos con un cierto contenido en

gases nitrosos y CO. Los humos intervienen como criterio de elección sólo en los

explosivo suele ser un problema de insuficiencia de ventilación de las labores.

La presencia de fundas de plástico, diámetros de carga inadecuados o iniciacionesne c entes pue en ar ugar a un e eva o vo umen e umos.

Los hidrogeles sensibles al detonador dan generalmente gases con buenas

características, mientras que con los hidrogeles a granel hay que tomar ciertas

precauciones, lo mismo que con el ANFO que produce una elevada concentración degases nitrosos.

Los ex losivos elatinosos son eneralmente buenos ero no así las dinamitas con

alto contenido en NA

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EXPLOSIVOSCONDICIONES DE SEGURIDAD

, ,

sensibilidad-seguridad. Los explosivos gelatinosos tienen una alta sensibilidad,pero si en la pila de escombro queda por algún motivo (descabezamiento de

barrenos, rotura de cordón detonante, etc., restos de explosivo y es necesario el

empleo de maquinaria pesada: tractores de orugas o excavadoras, puede

producirse la detonación con riesgo para el personal de operación. Este

problema se ha resuelto con el empleo de los hidrogeles y emulsiones que son, ,

grado de sensibilidad adecuada para la iniciación.

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EXPLOSIVOSATMOSFERAS EXPLOSIVAS

con grisú o polvo, tanto en minas de carbón como en otras explotacionesmetálicas e incluso de obra pública, pueden dar lugar a grandes catástrofes si se

producen explosiones secundarias.

Por ello, en esos proyectos es preciso efectuar un estudio de la atmósfera y

entorno próximo a la voladura para tomar la decisión de utilizar explosivos de.

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EXPLOSIVOSPROBLEMAS DE SUMINISTRO

,

función de la localización de los trabajos y puntos de abastecimiento de losexplosivos y accesorios.

Asimismo, si se dispone de polvorines propios será necesario considerar los

tiempos de almacenamiento y las variaciones de las características explosivas

de algunos de los productos.

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ACCESORIOS DE VOLADURA

APRENDIZAJES ESPERADOS

Seleccionar explosivos a usar de acuerdo a sus características, propiedades,

constitución y presentación

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INTRODUCCION

sufrido desde los años cuarenta un fuerte desarrollo tecnológico con el que se haintentado alcanzar los siguientes objetivos:

La iniciación enérgica de los explosivos de las últimas generaciones, mucho

más insensibles que las dinamitas clásicas pero también más seguros.

El control de los tiempos de iniciación para mejorar la fragmentación.,

en las voladuras.

El cebado puntual, en fondo o en cabeza del barreno, o el cebado lineal de

toda la columna de explosivo.

a mayor rap ez y ex a e as operac ones e arranque man en en oun elevado grado de seguridad para el personal e instalaciones.

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INTRODUCCION

,

ordinarios por medio de mecha lenta, que implica un alto riesgo de accidentes

para los artilleros y una falta de control de los tiempos de salida con unas

repercusiones negativas en el rendimiento de las voladuras y en las alteraciones

a que pudieran dar lugar éstas, ha sido casi totalmente sustituido por sistemas

más seguros y fiables que pueden clasificarse en dos grupos:

Sistemas no eléctricos

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SISTEMAS NO ELECTRICOS DE INICIACION

cordones de muy baja energía están constituidos por un alma de pentrita con un

gramaje variable entre 0,8 y 1,5 glm rodeada de hilados y de una cubierta de

plástico flexible con un diámetro aproximado de unos 3 mm. El detonador

situado en uno de los extremos del cordón es similar al eléctrico, con la única

diferencia de que el inflamador es el propio cordón, y suele estar rematado por

un conectador de plástico, con el que se enlaza al cordón maestro de disparo de.

Estos detonadores se comercializan en el extranjero con diferentes nombres

Anodet, Detaline, Primadet, etc. Presentan una gran ventaja que es la no

n c ac n e os agen es exp os vos, como son os r ge es y e ,pudiendo así conseguirse el cebado en el fondo.

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Detonadores iniciados or cordones detonantes demuy bajo gramaje: Los cordones de muy baja energía

están constituidos por un alma de pentrita con ungramaje variable entre 0,8 y 1,5 g/m rodeada de

hilados de una cubierta de lástico flexible con un

diámetro aproximado de unos 3 mm. El detonador

situado en uno de los extremos del cordón es similar al

eléctrico, con la única diferencia de que el inflamador

es el ro io cordón suele estar rematado or un

conectador de plástico, con el que se enlaza al cordón

maestro de disparo de mayor gramaje. Estos

detonadores se comercializan en el extranjero con

diferentes nombres Anodet, Detaline, Primadet, etc.

Presentan una gran ventaja que es la no iniciación delos agentes explosivos, como son los hidrógeles y el

ANFO, pudiendo así conseguirse el cebado en el

fondo.

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Detonadores Nonel o sistemas de tubo de Choque: Constan de un tubo delgado deplástico transparente de 3 mm de diámetro recubierto en su interior por una fina película de

explosivo de 20 mg/m y una cápsula detonadora semejante a la de los detonadoreseléctricos. La velocidad de la onda de choque dentro del tubo es de unos 2.000 mis y no es

lo suficientemente potente para iniciar a los explosivos en contacto con dicho tubo, por

muy sensibles que éstos sean, por lo que también puede efectuarse de forma efectiva el

cebado en fondo.

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La iniciación uede realizarse mediante un detonador un cordón detonante o una istola

especial cargada con cartuchos de fogueo.

Los intervalos de retardo con los que se comercializan estos detonadores de fabricación

sueca son de 25 ms 100 ms 200 ms 500 ms abarcando desde un tiem o mínimo de 75

ms hasta un máximo de 2.000 ms, dependiendo de los números de la serie.

Para el cálculo de las voladuras hay que tener en cuenta el retardo debido a la transmisión

de la onda de cho ue a través del tubo ue es de unos 0 5 ms or cada metro de lon itud.

Con el fin de dotar a este sistema de mayor flexibilidad y reducir el coste, actualmente el

detonador Nonel se utiliza con una longitud de tubo reducida en combinación con un

cordón detonante de mu ba o rama e 1 /m uniéndolos mediante conectadores de

plástico.

Un inconveniente práctico que plantea este tipo de detonador es la imposibilidad de

com robar los circuitos de dis aro teniendo ue basarse ésta en la sim le ins ección

visual.

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Relés de micro retardo en superficie y enbarreno

El relé de micro retardo en superficie es un

accesorio que intercalado en una línea de cordón

detonante introduce un desfase de tiempo en la

transmisión de la onda de detonación.

Están constituidos por un elemento de micro retardo

sus lados y alojadas en una vaina metálica.

En los de diseño antiguo, el cordón se engarza al

casqu o me co me an e e emp eo e unas

tenacillas y en los más modernos, que son de

plástico, se dispone en los extremos de unos huecos

es eciales ue ermiten con un asador en forma

de cuña fijar correctamente el cordón detonante

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Relés de micro retardo en superficie y en barreno

100 ms, dependiendo de la casa fabricante.

La utilización de estos elementos permite conseguir secuencias con un número

ilimitado de intervalos de tiempo, pues incluso pueden colocarse más de uno en

serie dentro del mismo ramal de cordón entre cada dos barrenos.

, ,

semejantes a los anteriores, pues están formados por un pequeño cilindro de

aluminio con un extremo abierto donde se inserta el cordón detonante que inicia

la carga del barreno y en el otro extremo una pequeña anilla por donde se

en e ra e cor n e menor grama e que cons uye a nea maes ra.

Los tiempos de micro retardo varían desde los 25 ms hasta los 1.000 ms y se

necesita uno or cada barreno. Con el fin de eliminar el ries o de fallos es

aconsejable disponer en las voladuras de un circuito doble de iniciación.

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Detonadores ordinarios y mecha lenta

contiene dos cargas: una carga base de un explosivo de alta velocidad de

detonación en el fondo del tubo y una carga primaria de un explosivo más

sensible.

Se inician por medio de un ramal de mecha lenta que se engarza al detonador

con una tenacillas o mordaza especial. Esa mecha lenta está fabricada por un

impermeabilizantes, resistentes a la abrasión, a la humedad y a los esfuerzos

mecánicos.

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de ignición del detonador debe ser normal al eje del núcleo de la misma.

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,

tolerancia del ± 10%. Las aplicaciones de estos accesorios se han ido

reduciendo a lo largo del tiempo, siendo en estos momentos muy esporádica su

utilización.

Un sistema muy útil para encender simultáneamente un gran número de

mechas, en condiciones de seguridad y rapidez, lo constituye el formado por los

,

hasta 3 m/s, y los conectadores de mecha.

El encendido del cordón de ignición puede llevarse a cabo por tres métodos:

ama e un mec ero, res s enc a e c r ca o con una mec a en a.

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Cordones detonantes

pentrita en cantidad variable (3, 6,12, 40 y

100 g/m) rodeado por varias capas de

hilados y fibras textiles, con un recubrimiento

exterior de cloruro de polivinilo que permite

que tengan unas características adecuadas

de flexibilidad, impermeabilidad, resistencia

.

La velocidad de detonación es de unos

7.000 m/s. En el cordón de 3 g/m deben

e m narse a es un ones, a no ser que se

efectúen con cordones de gramaje superior.

Si bien la aplicación básica de estos

accesorios es la de transmitir la detonación

iniciada por un detonador a una carga de

explosivo

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SISTEMAS ELECTRICOS DE INICIACION

Estos accesorios están constituidos por una

cápsula de aluminio o cobre en la que se aloja un

inflamador, un explosivo iniciador y un explosivo

base.

cantidad de fulminato de mercurio de que

disponen, normalmente de 1 ó 2 gramos que

corresponden a los números de potencia 6 y 8

respec vamen e, o cua qu er o ro exp os vo

equivalente, por ejemplo pentrita prensada, etc.

Si el detonador es de retardo o micro retardo entre

el inflamador y el explosivo primario existe un

elemento pirotécnico retardador.

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SISTEMAS ELECTRICOS DE INICIACION

Los detonadores eléctricos se clasifican en función de las siguientes

características:

1. Tiempos de detonación.

2. Características eléctricas, y

. .

De acuerdo con el lapso de tiempo transcurrido entre

el momento en que se energetiza el detonador y el instante en que se produce la

e onac n e as c psu as se agrupan en:

Detonadores instantáneos Detonadores tem orizados. De retardo de microrretardo.

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FUENTES DE ENERGIA

Explosores, Baterías y Red de Energía Eléctrica.

Tanto las baterías como las líneas eléctricas son fuentes de energía poco

adecuadas para el disparo de voladuras y sólo en casos especiales y con una

autorización expresa podrán emplearse.

Dentro del grupo de explosores los más utilizados son los de condensador.

Mediante una magneto de manivela o una pila se carga progresivamente el

con ensa or, cerr n ose e c rcu o e orma au om ca o con ro a a cuan o a

tensión alcanzada en el mismo es la adecuada y se produce la descarga de

corriente en un tiempo muy breve.

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FUENTES DE ENERGIA

La energetización de las voladuras utilizando corriente alterna de una líneaindustrial o procedente de un grupo generador no es aconsejable, pues como los

valores de la tensión varían con el tiempo con un duración del ciclo de 20 ms,

nunca se sabe con qué intensidad se energetiza la voladura, pudiendo en

consecuencia dar lugar a fallos.

Este método sólo suele emplearse en trabajos subterráneos.

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FUENTES DE ENERGIA

En operaciones donde el diámetro de perforación obliga a subdividir la columna deexplosivo para reducir las cargas operantes, se utilizan detonadores eléctricos de

.

con un conjunto grande de barrenos la serie normal de detonadores eléctricos puede

llegar a suponer una limitación técnica. Para obviar este problema se han

desarrollado, desde hace relativamente poco tiempo, los explosores secuenciales.s camente, est n const tu os por un s stema e escarga por con ensa ores y un

equipo electrónico con temporizador para energetizar varios circuitos en intervalos de

tiempo distintos. El número de circuitos más común es de 10 y cada uno de ellos

puede programarse en los modelos más completos con incrementos de 1 ms entre 5

y 999 ms.

El equipo está constituido por los siguientes elementos: unidad explosora, cable

maestro con diez circuitos inde endientes com robador de ex losor com robador

de circuitos.

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OTROS ACCESORIOS

Los conectadores pueden ser de dos tipos, según se utilicen para conexiones dedetonadores eléctricos o de cordón detonante. Los primeros están formados por

un pequeño tubito cerrado por un lado en el que se introducen los extremos

unidos de los hilos. Una vez hecho esto, se dobla para garantizar su retención

constituyendo así un elemento eficaz de aislamiento.

Los conectadores para el cordón detonante son pequeños tubos de plástico que

disponen de una hendidura en Ven uno de los extremos que termina en un

taladro dispuesto diametralmente. Permiten la conexión rápida y segura de las

neas e cor n e onan e e gua o eren e grama e

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OTROS ACCESORIOS

Otro tipo de conectador es el quesirve para poner en contacto los

detonadores eléctricos con el

cordón detonante, consisten en

pequeños tubos de plástico con

,cordón detonante en la parte más

estrecha y, posteriormente, la

cápsula del detonador en la más

anc a e erc en o una gera pres n.

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