Sesión II_Foco en Granulometría

8/9/2019 Sesión II_Foco en Granulometría

1/78

Foco en Granulometría

de Voladuras

Foco en Granulometría

de VoladurasUniversidad Nacional

Santiago Antunez de Mayolo

Huaráz, 30 Oct – 01 Nov 2006


2/78

Temas de la SesiónTemas de la Sesión

• Fragmentación – Influencias Principales

• Modelos de Predicción

• Métodos de Evaluación


3/78

La EsperanzaLa Esperanza


4/78

La RealidadLa Realidad


5/78

La PesadillaLa Pesadilla


6/78

Granulometría - InfluenciasGranulometría - Influencias

• Efectos Primarios

• Características de la roca

• Factor de Carga

• Efectos Segundarios

• Distribución de Explosivo (Ø)

• Tipo de Explosivo (VoD, Densidad)

• Precisión de los Retardos• Los tiempos entre-pozo

• Razón Esp. / Barden


7/78

Características de la RocaCaracterísticas de la Roca

• Tamaño de los bloques

• Características de las fracturas – Apretadas y llenadas con cuarzo

– Llenadas con material blando y débil – Abiertas

• Dureza (resistencia a la compresión)


8/78

El Efecto de la RocaEl Efecto de la RocaProceso de

quebramiento

Tamaño

%

pasante

80% 80%

Caja Negra

Tamaño

%

pasante AlimentaciónDescarga


9/78

El Efecto de la RocaEl Efecto de la Roca

• La ecuación fundamental - Bond

8080

11

f p I E w

Energía por tonelada

Work Index

Tamaño después

Tamaño antes


10/78

Ecuación de BondEcuación de BondEnergía requerida depende del tamaño inicial ydel tamaño final

Voladura

Molino

Chancador

Martillo0

5

10

15

20

25

0 2 4 6

Feed Size (m)

E n e r g y ( k W h / t )

P80 = 0.25 m


11/78

Ecuación de BondEcuación de Bond

0

5

10

15

20

25

0 2 4 6

Feed Size (m)


P80 = 0.5 m

P80 = 0.25 m

Energía requerida depende del tamaño inicial ydel tamaño final

Voladura

Molino

Chancador

Martillo


12/78

El Efecto de la RocaEl Efecto de la Roca

Si tenemos Pero queremos

Additional Energy to Halve P80 Size

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

160%

180%

200%

0 1 2 3 4 5

Increase in

Energy

p80 = 0.5 / 0.25 m

Tamaño en campo


13/78

El Efecto de la EstructuraEl Efecto de la Estructura

Si tenemos fracturas abiertas


0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

160%

180%

200%

0 1 2 3 4 5

Increase in

Energy

p80 = 0.5 / 0.25 m

Tamaño en campo


14/78

Efecto de la DurezaEfecto de la Dureza

0

5

10

15

20

25

30

0 2 4 6

Feed Size (m)


Iw = 25

Iw = 15

Normalmente, Iw aumenta con Rc de la roca


15/78

Factor de CargaFactor de Carga

• En la ecuación de Bond. La Energía, E, es ladel explosivo

8080

11

f p I E w

Energía kWh/t

1 kWh/t = 3.6 MJ/t 1000 g ANFO/t


16/78


Si tenemos Pero queremos


0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

160%

180%

200%

0 1 2 3 4 5

p80 = 0.5 / 0.25 m

Tamaño en campo

Factor deCarga

Factor deCarga


17/78


Es fácil mejorar la granulometría en roca masiva


0%

20%

40%

60%

80%100%

120%

140%

160%

180%

200%

0 1 2 3 4 5

F80 Block Size

% Increase in

Energy

p80 = 0.5 / 0.25 m


18/78


Es difícil mejorar la granulometría en roca bien fracturada


0%

20%

40%

60%

80%100%

120%

140%

160%

180%

200%

0 1 2 3 4 5

F80 Block Size

% Increase in

Energy

p80 = 0.5 / 0.25 m


19/78

Factor de Carga - ResumenFactor de Carga - Resumen

• Energía es el factor clave en controlar granulometría

• Para cambiar la granulometríasignificativamente, se tiene que cambiar elFactor de Carga significativamente

• La magnitud depende de la roca


20/78

Efectos SegundariosEfectos Segundarios

• Distribución de energía – Longitud del taco

– Precisión de perforación


21/78

Distribución de EnergíaDistribución de Energía

Zona delTaco

Desviación del espaciamiento

Contornos deiso-energía

100%

50%

Obtenido por software como 2DBench (JK, Australia) y QEDPlus (Austin Powder/Enaex)


22/78


• Tipo de Explosivo – Energía de choque (aumenta con VoD)

– Resistencia al agua

VOD/Vp

0.7 2.01.4

1.3 1.5

Bergmann, 1987


23/78

El Papel de VoDEl Papel de VoD

• El explosivo que crea la red de fracturasmás intensa es el explosivo con mayor energía, mayor densidad y mayor

velocidad de detonación

• La más la necesidad de fragmentar, lamás la necesidad usar mayor proporciónde emulsión, aun en roca blanda


24/78

Selección del ExplosivoSelección del Explosivo

Xc=700 mm

El objetivo es desplazamiento más que fracturamiento - ANFO


25/78

Selección del ExplosivoSelección del Explosivo

Xc=700 mm

El objetivo es fracturamiento más que desplazamiento – HA 45/55


26/78

Selección de ExplosivoSelección de Explosivo

• Cuando B80 < 0.5 Xc - ANFO

• Cuando 0.5 Xc < B80 < 0.75 Xc - HA 30/70

• Cuando 0.75 Xc < B80 < Xc - HA 40/60

• Cuando B80 > Xc - HA 45/55


27/78


• Tiempos entre-pozo – ¿Cortos, Intermedios o Largos?

• Precisión de los Retardos – Puede afectar granulometría solamente si los

tiempos la afectan


28/78


• Tipo de Malla – Cuadrada o trabada

• Razón Espaciamiento / Barden, RS/B – 1.15 < RS/B < 1.5


29/78

Modelos de FragmentaciónModelos de Fragmentación

• El proceso de fragmentación de la roca esimposiblemente complejo para usar modelos teóricos

• Modelos empíricos son útiles, fácil, yproducen predicciones rápidamente (peroson pedagógicos más que precisos)


30/78

Modelos de FragmentaciónModelos de Fragmentación

• Con datos duros, pueden proveentendencias confiables

• Son herramientas buenas del ingenieropara mejorar la eficiencia de lasvoladuras, pero indican tendencias másque resultados absolutos


31/78

GranulometríaGranulometría

• Descripción gráfica de la variabilidad delos tamaños de los fragmentos quebrados

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1 10 100 1000 10000

Fragment Size (mm)

% P a s s i n g

Pendiente de lacurva

Ubicaciónhorizontal de la

curva


32/78

Índice de UniformidadÍndice de Uniformidad

0%10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1 10 100 1000 10000

Fragment Size (mm)

% P a s s i n

g


33/78

Tamaño PromedioTamaño Promedio

0%

10%

20%

30%

40%

50%60%

70%

80%

90%

100%

1 10 100 1000 10000

Fragment Size (mm)

% P a s s i n g


34/78

Clasificación de ParámetrosClasificación de Parámetros

• Factores que afectan el nivel de energía –se relaciona con el tamaño promedio

• Factores que afectan la distribución de laenergía – se relaciona con el Índice deUniformidad


35/78

Predicción Tamaño PromedioPredicción Tamaño Promedio

630

17080

50

115 .

..c E Q F Ad

Kuznetsov Ecuación

Factor de Roca

Factor de Carga(kg/m3)

Peso Explosivo(Kg)

Potencia del Explosivo(RWS%)

Tamaño promedio(cm)


36/78

Factor de Carga - KuznetsovFactor de Carga - Kuznetsov

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Factor de Carga (kg/m3)

T a m a ñ o P r o m e d i o ( c m )

Para reducir tamaño promedio por la mitad, multiplica el Fc por 2.4

630

17080

50

115 .

..c

E Q F Ad


37/78

Peso de Explosivo - KuznetsovPeso de Explosivo - Kuznetsov

Cuando se dobla el peso, se aumenta el tamaño promedio por 12%

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0 500 1000 1500 2000 2500

Peso Explosivo por Pozo (kg)

F a c t o

r d e A j u s t e

Distribución energía se empeora

630

17080

50

115 .

..c

E

Q F Ad


38/78

Potencia del Explosivo -Kuznetsov

Potencia del Explosivo -Kuznetsov

Cuando se dobla la potencia, se reduzca el tamaño promedio por 65%

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5

Potencia Relativa por Peso (%)

F a c t o r d e A j u s t e

ANFO

ANFO/Em

Emulsión

TNT

630

17080

50

115 .

..c

E Q F Ad


39/78

Factor de Roca - EstimaciónFactor de Roca - Estimación

• Hay métodos varios (y similares) incluyendo: – Lilly (1986)

– Cunningham (1987)

– Lilly (1989) – JKMRC

– Cunningham (2005)


40/78


• RMD con valores 10 – 50, – F (débil y polvorosa, bloqueada, masiva)

• JF con valores 10 – 50, – F (espaciamiento de las fracturas)

• JO con valores 20 – 40

– F (orientación de las fracturas)

SG HF JO JF RMD. A 060

Los factores JF y JO aplican solamente en roca bloqueada


41/78

Espaciamiento de FracturasEspaciamiento de Fracturas

• Si Espaciamiento < 0.1 m – JF = 10

• Si 0.1 m < Espaciamiento < 0.3 m

– JF = 20• Si 0.3 < Espaciamiento < 0.95 x (B x S)1/2

– JF = 80

• Si Espaciamiento > 0.95 x (B x S)1/2

– JF = 50


42/78

Orientación de FracturasOrientación de Fracturas

JO = 20

Buzamiento hacia

la pared

JO = 40

Buzamiento hacia

el rajo

JO = 30

Buzamiento

paralelo el banco


43/78


• HF con valores 1 – 50 (depende del autor), – F (Rc y Modulo de Young, E)

SG HF JO JF RMD. A 060

3550 / E HF no si , / Rc HF ,GPa E si

5025 SG

• SG con valores 1 – 50,

– F (densidad)


44/78

Espaciamiento de Fracturas -Problema

Espaciamiento de Fracturas -Problema

¿ Que significa “El espaciamiento de

las fracturas”?

¿ Que significa “El espaciamiento de

las fracturas”?


45/78

Factor de Roca:Definición Preferida


• Método del Centro JK (Australia)

– RMD = 100B80 (B80 < 0.1)

– RMD = 5.56+44.4B80 (0.1 m < B80 < 1.0 m)

– RMD = 50 (B80 > 1)

B80 = Tamaño 80% pasante en campo


46/78



• Método del Centro JK (Australia)

– JF = 50 (B80 > B / 2)

– JF = 100 (B80 / B) (B80 < B / 2)

B80 = Tamaño 80% pasante en campo


47/78

Estimando B80Estimando B80

B80

Bmax

1375 mm

2570 mm965 mm

B50

0%

10%20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0.1 1 10

Block Size (m)

% P a s s i n g

Medir máximo

Medir mínimo

Curva Log - Normal

Curva Log Normal


48/78

Predicción Tamaño PromedioPredicción Tamaño Promedio

630

17080

50

115 ...cr t

E Q F A Ad

Ajuste recién propuesto(Cunningham, 2005)

Factor de Roca

Factor de Carga

Peso Explosivo

Potencia del Explosivo

Tiempo entre-pozo


49/78

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0

I-H Delay Time (ms/m burden)

D 5 0 ( c

m )

Tiempo Entre-Pozo:Cunningham

Tiempo Entre-Pozo:Cunningham

Tiempo optimo

Tiempos muy cortos

Tiempos muy largos

Tiempos muy cortos afectan negativamente el tamaño promedio

S/B = 1.0

1.4


50/78

Modelo Kuz-RamModelo Kuz-Ram

• Desarrollado por Cunningham, 1983 – Combine Kuznetsov y Rosin Rammler

n

d

x.exp P %

5069301

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1 10 100 1000 10000

Fragment Size (mm)

% P a s s i n g

630

17080

50

115 .

..

cr t E Q F A Ad

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1 10 100 1000 10000

Fragment Size (mm)

%

P a s s i n g

d50


51/78

Curva Rosin Rammler Curva Rosin Rammler

• Para definir la curva completamente senecesita – un punto (d 50 ) y el pendiente, n

n

d

x.exp P %

50

69301

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1 10 100 1000 10000

Fragment Size (mm)

% P a s s i n g

Lo que queda es estimar n (Índice de Uniformidad) como función del diseño


52/78

Índice de UniformidadÍndice de Uniformidad

• Describe la variabilidad en los tamañosmínimos y máximos en la pila

• Factores que controlan

– Barden (como razón del diámetro del pozo) – % Taco

– Precisión de perforación

– Precisión de los tiempos de detonación

– Razón B / S – La uniformidad en campo


53/78

Índice de Uniformidad, n Índice de Uniformidad, n

H

L

B

W B / S

d

B. F n s

1

2

11422

Tipo de malla(cuadrada o trabada)

Barden (m) ydiámetro (mm)

Espaciamientoy Barden

Desviacióny Barden

Longitud deCarga y

Altura delBanco

1 1.1


54/78


30

12

1302

.

At s H

L

B

W B / S

d

B F F F n

Ajuste recién propuesto(Cunningham, 2005)

Precisión delos retardos

Refleja la rocaen campo


55/78


93.0b PPV %016 .0n

Propuesta por Onederra& Riihioja, 2006

%PPVb = proporción por volumen

del banco con PPV > PPVc


56/78


Carga Acoplada Carga con cámara de Aire

%PPV1500 = 44% %PPV1500 = 55%

Propuesta por Onederra & Riihioja, 2006


57/78

Precisión de los RetardosPirotécnicos

Precisión de los RetardosPirotécnicos

600

570 580 590 600 610 620 630

Firing Time (ms)

St Dev’n = 7 ms

TmaxTmin

Tmax- Tmin ~ 6 F


58/78

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0

I-H Delay Time (ms/m burden)

D 5 0 ( c

m )

Precisión de los Retardos:Cunningham

Precisión de los Retardos:Cunningham

TmaxTminTmax

Tmin

La precisión afecta la uniformidad lo más cuando T < T opt

S/B = 1.0

1.4


59/78

Factor de IncertidumbreFactor de Incertidumbre

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

10 100 1,000 10,000

Block Size (mm)

% P a s

s i n g

Pre-Blast Post-Blast

Zona de interés (chancador)

Zona de interés (moliendo, lixiviación)

Factor de Roca, d50, Índice de Uniformidad


60/78

Granulometría RegionalGranulometría Regional

Granulometría promedia – la pila entera – QED


61/78


Granulometría en la zona del taco - QED


62/78


Granulometría medio banco - QED


63/78

Modelamiento de los FinosModelamiento de los Finos

• Cuando el foco es los finos, la curva deRosin Rammler no es confiable

b

maxmax X

X Ln / x

X Ln / P

50

11

• Una curva mas confiable es la curvaSwebrec


64/78

Curva SwebrecCurva Swebrec

b

maxmax

X

X Ln /

x

X Ln / P

50

11

Xmax = tamaño máximo en la pila

X50 = tamaño promedio en la pila

b = “pendiente” de la curva, relacionada el Índice de Uniformidad

50

22 X

X Ln )( Lnnb max


65/78

Rosin Rammler / SwebrecRosin Rammler / Swebrec

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1 10 100 1000

% P a s s i n

Size (mm)

Swebrec

Rosin Rammler


66/78

Rosin Rammler / SwebrecRosin Rammler / Swebrec

X > 100 mm, RRbastante bien

Estas áreas muy

importantes para estimar el impacto de voladuraen los procesos aguas

abajo.

RR produce resultadosincreíbles en las áreas

Xmax y X < 100 mm

Métodos fotográficos noproducen resultadosconfiables en estos

sectores


67/78

Granulometría - Tiempos CortosGranulometría - Tiempos Cortos

• Datos duros indican tiempos ideales ~ 3-6ms/m

• Algunas operaciones reportan beneficios

con tiempos ~ 0.3 – 0.5 ms/m• ¿Cómo conciliar las observaciones?


68/78

Pruebas en Muestras y CampoPruebas en Muestras y Campo

Stagg & Rholl 1987


69/78

Pruebas en CampoPruebas en Campo

0 5 10 15 20 25 300

4

8

12

16 Stagg & Otterness, 1991

Retardo Entre-Pozo (ms/ft)

TamañoPromedio (in)


70/78


Bergman, 1974

Retardo Entre-Pozo (ms/m)

TamañoPromedio (mm)

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0


71/78


Stagg & Rholl 1987


72/78

Pruebas en MuestrasPruebas en Muestras

0

40

80

120

160

0 11 22 33 44 55

Katsabanis (2006)

Inter-Hole Delay (ms/m burden)

80% PassingSize (mm)


73/78

Tiempos Cortos - ResumenTiempos Cortos - Resumen

• No hay datos que sugieren mejoras engranulometría con tiempos cortos

• La mayoría de los datos sugieren tiempo optimocomo 3 – 10 ms/m barden

• Percepciones de mejoras con tiempos cortospodrían correlacionar con mejoras en el Índicede Uniformidad

• Parece que micro-fracturamiento (y throughput

del molino) aumenta con tiempos cortos


74/78

Medición de FragmentaciónMedición de Fragmentación

• Métodos incluyen: – Granulometría (análisis de los imágenes)

– Granulometría (harneo)

– Rendimiento de la pala (Dispatch) – Throughput del chancador

– Throughput del SAG Mill

– Recuperación en lixiviación


75/78


• Razones por medición: – Optimizar procesos en rajo (pala/camión)

– Optimizar procesos globales (incl. planta)

• Optimizar Pala/Camión: – % > 500 mm controla Factor Llenado del balde

– Método fotográfico adecuado (¿No?)

– Análisis de datos de Dispatch más relevante


76/78

Análisis de los ImágenesAnálisis de los Imágenes Análisis de los imágenes fotográficos (Ouchterlony et al)

¿Cuantas fotos senecesita paraestablecer la

granulometría?

Imágenesobtenidos del

chancador primario


77/78


• Optimizar Procesos Aguas Abajo: – % > 900 mm controla throughput del chancador

– % < 20 mm controla throughput del SAG

– Métodos fotográficos inadecuados – Modelos con Rosin Rammler inadecuados

• Para optimizar, hay que seleccionar

modelos y sistemas de medición apropiados


78/78

BibliografíaBibliografía• Bergmann, O.R., 1983. “Effect of explosive properties, rock type and delays on fragmentation in large model blasts”,

Proceedings 1st International Symposium on Rock Fragmentation by Blasting , Lulea, Sweden, pp71-78.

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Conference on Explosives and Blasting Technique, ISEE Annual Conference, Vol 1, Orlando, USA, pp247-256.

• Cunningham, C.V.B., 2005. “The Kuz Ram fragmentation model – 20 years on”, Proceedings European Federation of Explosives Engineers, Brighton Conference, pp 201-210.

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based fragmentation models”, Proceedings 8 th International Symposium on Rock Fragmentation by Blasting , Fragblast8, Santiago, Chile, May 7-11, pp 193-199.

• Ouchterlony, F., Olsson, M., Nyberg, U., Andersson, P., and Gustafsson, L., 2006. “Constructing the fragment sizedistribution of a bench blasting round, using the new Swebrec function”, Proceedings 8 th International Symposium onRock Fragmentation by Blasting , Fragblast 8, Santiago, Chile, May 7-11, pp 332-344.

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Sesión II_Foco en Granulometría

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