TRONADURA DE TRONADURA DE PRECORTEPRECORTE

Mauricio Garrido A.Mauricio Garrido A.

Profesor: Rafael FonsecaProfesor: Rafael Fonseca

Voladuras ControladasVoladuras Controladas

El objetivo de la voladura controlada es evitar el rompimiento de la roca fuera de límites previamente establecidos, es decir evitar la sobre rotura (overbreak). Es un método especial que permite obtener superficies de corte lisas y bien definidas, al mismo tiempo que evita el agrietamiento excesivo de la roca remanente, con lo que contribuye a mejorar su estabilidad, aspecto muy importante en trabajos subterráneos de orden permanente, para prevención de desplome de techos y otros riesgos, y en superficie para la estabilidad de taludes en cortes de laderas.

Voladuras ControladasVoladuras Controladas

Entre sus condiciones fundamentales tenemos:Entre sus condiciones fundamentales tenemos:

• Relación de espaciamiento a burden inversa a la normal; Relación de espaciamiento a burden inversa a la normal; es decir menor espaciamiento que burden, usualmente:es decir menor espaciamiento que burden, usualmente:

E = 0,5 a 0,8 B.E = 0,5 a 0,8 B.• Explosivo de mucho menor diámetro que el del taladroExplosivo de mucho menor diámetro que el del taladro• Carga explosiva lineal distribuida a todo lo largo del taladro Carga explosiva lineal distribuida a todo lo largo del taladro • Taco inerte solamente para mantener el explosivo dentroTaco inerte solamente para mantener el explosivo dentro del taladro, no para confinarlo.del taladro, no para confinarlo.• Empleo de explosivo de baja potencia y velocidad,Empleo de explosivo de baja potencia y velocidad,• Mantener el alineamiento y paralelismo de los taladros, de Mantener el alineamiento y paralelismo de los taladros, de

acuerdo al diseño del corte a realizar, de lo contrario no acuerdo al diseño del corte a realizar, de lo contrario no hay buen resultado.hay buen resultado.

Ventajas Voladuras ControladasVentajas Voladuras Controladas

• Produce superficies de roca lisas y estables.Produce superficies de roca lisas y estables.

• Contribuye a reducir la vibración de la voladura principal y Contribuye a reducir la vibración de la voladura principal y la sobre excavación, con lo que se reduce también la la sobre excavación, con lo que se reduce también la proyección de fragmentos y los efectos de agrietamiento proyección de fragmentos y los efectos de agrietamiento en construcciones e instalaciones cercanas a la voladura.en construcciones e instalaciones cercanas a la voladura.

• Produce menor agrietamiento en la roca remanente. Produce menor agrietamiento en la roca remanente. contribuyendo a mejorar el autosostenimiento de las contribuyendo a mejorar el autosostenimiento de las excavaciones.excavaciones.

• Puede ser una alternativa para la explotación de Puede ser una alternativa para la explotación de estructuras débiles e inestables.estructuras débiles e inestables.

Desventajas Voladuras Desventajas Voladuras ControladasControladas

• Mayor costo que la voladura convencional por requerir Mayor costo que la voladura convencional por requerir más perforación y empleo de explosivos especiales o más perforación y empleo de explosivos especiales o acondicionados a propósito.acondicionados a propósito.

• Mayor demora en la obra, por el incremento del trabajo Mayor demora en la obra, por el incremento del trabajo de perforación.de perforación.

• En algunos tipos de terreno no llega a dar los resultados En algunos tipos de terreno no llega a dar los resultados esperados, como por ejemplo en material detrítico o esperados, como por ejemplo en material detrítico o incompetente. Mejores resultados por lo general se incompetente. Mejores resultados por lo general se obtienen en rocas homogéneas y competentes obtienen en rocas homogéneas y competentes

Las técnicas de voladuras controladas son las Las técnicas de voladuras controladas son las siguientes:siguientes:

- Voladuras de precorte- Voladuras de precorte

- Voladura de recorte- Voladura de recorte

- Voladuras amortiguadas- Voladuras amortiguadas

Estas técnicas se efectúan tanto para trabajos Estas técnicas se efectúan tanto para trabajos subterráneos como en superficie.subterráneos como en superficie.

VOLADURAS DE PRECORTEVOLADURAS DE PRECORTE

• Consiste en crear en el macizo rocoso una Consiste en crear en el macizo rocoso una discontinuidad o plano de fractura antes de disparar las discontinuidad o plano de fractura antes de disparar las voladuras de producción, mediante una fila de barrenos, voladuras de producción, mediante una fila de barrenos, generalmente de pequeño diámetro, y con cargas de generalmente de pequeño diámetro, y con cargas de explosivo desacopladas. El disparo de los barrenos de explosivo desacopladas. El disparo de los barrenos de precorte se puede realizar simultáneamente con los de precorte se puede realizar simultáneamente con los de destroza pero adelantándose un intervalo de tiempo de destroza pero adelantándose un intervalo de tiempo de 90 a 120 ms.90 a 120 ms.

• Por lo general son utilizados para controlar el exceso de Por lo general son utilizados para controlar el exceso de sobre quiebre y ayudar a la estabilidad de la paredsobre quiebre y ayudar a la estabilidad de la pared

VOLADURAS DE PRECORTEVOLADURAS DE PRECORTE

El desarrollo de un precorte tiene por finalidad El desarrollo de un precorte tiene por finalidad generar una línea de debilidad tras la tronadura, generar una línea de debilidad tras la tronadura, cuyos beneficios pueden ser los siguientes:cuyos beneficios pueden ser los siguientes:

• Formación de una pared de banco más estable.Formación de una pared de banco más estable.

• Generar el límite de penetración de la pala.Generar el límite de penetración de la pala.

• Obtener las bermas programadas.Obtener las bermas programadas.

• Crear una percepción de seguridad.Crear una percepción de seguridad.

TEORÍA DEL MÉTODOTEORÍA DEL MÉTODO

El objetivo de un precorte es minimizar las El objetivo de un precorte es minimizar las presiones en el pozo, lo suficiente para generar presiones en el pozo, lo suficiente para generar grietas entre pozos adyacentes de la línea del grietas entre pozos adyacentes de la línea del precorte. Para obtener buenos resultados, tres precorte. Para obtener buenos resultados, tres requerimientos deben tomarse en cuenta:requerimientos deben tomarse en cuenta:

• Una línea de pozos con pequeño espaciamientoUna línea de pozos con pequeño espaciamiento

• Una baja densidad lineal de carga de explosivoUna baja densidad lineal de carga de explosivo

• Una simultaneidad en la iniciación de los pozos.Una simultaneidad en la iniciación de los pozos.

PRODUCCIONPRODUCCION PRECORTEPRECORTE

VOLADURAS DE PRECORTEVOLADURAS DE PRECORTE

En el Precorte, se debe tener las siguientes En el Precorte, se debe tener las siguientes consideraciones técnicas para el diseño:consideraciones técnicas para el diseño:

- Ángulos de caras de banco e inter - rampasÁngulos de caras de banco e inter - rampas..

- Perforación.Perforación.

- Sobre rotura en la crestaSobre rotura en la cresta

- Diámetro de perforación.Diámetro de perforación.

DETERMINACION DE LOS DETERMINACION DE LOS PARAMETROS DEL PRECORTEPARAMETROS DEL PRECORTE

Presión de detonación.Presión de detonación.

• Es una indicadora de la habilidad de un Es una indicadora de la habilidad de un explosivo sin desacople para fragmentar la explosivo sin desacople para fragmentar la roca. La ecuación matemática es la roca. La ecuación matemática es la siguiente:siguiente:

• PPbibi : Presión en las paredes del taladro (Mpa). : Presión en las paredes del taladro (Mpa).

• ᵟδexpexp : Densidad del explosivo (g/cc). : Densidad del explosivo (g/cc).

• VOD : Velocidad de Detonación (Km/s)VOD : Velocidad de Detonación (Km/s)

2exp110* *biP VODδ=

Cargas Desacopladas, y Cargas Cargas Desacopladas, y Cargas DistribuidasDistribuidas

• La presión del taladro, se pueden reducir mediante La presión del taladro, se pueden reducir mediante cargas desacopladas a través de la siguiente relación cargas desacopladas a través de la siguiente relación matemática.matemática.

• f: Razón de desacoplamiento.f: Razón de desacoplamiento.

• : Diámetro del explosivo (Pulg.): Diámetro del explosivo (Pulg.)

• : Diámetro del taladro (Pulg.): Diámetro del taladro (Pulg.)

• l : Longitud del explosivo (m)l : Longitud del explosivo (m)

• H : Longitud del taladro (m).H : Longitud del taladro (m).

2

2*e

h

D lf

D H=

Reducción de la Presión de Reducción de la Presión de DetonaciónDetonación

Para generar el plano de corte, es necesario Para generar el plano de corte, es necesario minimizar las presiones en el taladro, con el empleo minimizar las presiones en el taladro, con el empleo de explosivos de baja velocidad de detonación, y de explosivos de baja velocidad de detonación, y desacoplando las cargas en relación al diámetro del desacoplando las cargas en relación al diámetro del taladro:taladro:

• Pb : Presión de detonación desacoplada o reducida Pb : Presión de detonación desacoplada o reducida (Mpa).(Mpa).

• n : Exponente, 1.25 para taladros sin agua y 0.9 para n : Exponente, 1.25 para taladros sin agua y 0.9 para taladros con agua.taladros con agua.

• VOD : Velocidad de Detonación (Km/s)VOD : Velocidad de Detonación (Km/s)

2exp ***110 VODfP n

b δ=

Espaciamiento entre taladrosEspaciamiento entre taladros

• Deben ser relativamente cortos, el empleo de mayor Deben ser relativamente cortos, el empleo de mayor número de cargas pequeñas hace decrecer el radio número de cargas pequeñas hace decrecer el radio de fracturas alrededor del taladro.de fracturas alrededor del taladro.

• S : Espaciamiento entre taladros (mm)S : Espaciamiento entre taladros (mm)

• T : Resistencia a la tracción de la roca (Mpa)T : Resistencia a la tracción de la roca (Mpa)

• PPBB : Presión de detonación en el barreno : Presión de detonación en el barreno

• DDh h : Diámetro del taladro (mm): Diámetro del taladro (mm)

( )* b

h

P TS D

T

+=

Propiedades de la rocaPropiedades de la roca

Parámetros ResistivosParámetros Resistivos

• Para minimizar el daño tras la fila del precorte, el Para minimizar el daño tras la fila del precorte, el esfuerzo inducido por el precorte no debiera exceder en esfuerzo inducido por el precorte no debiera exceder en el plano la resistencia a la tracción de la roca.el plano la resistencia a la tracción de la roca.

• Se ha llegado a establecer que la presión de detonación Se ha llegado a establecer que la presión de detonación que se debiera alcanzar en el pozo debe estar en el que se debiera alcanzar en el pozo debe estar en el orden de 1 a 2 veces la resistencia a la compresión de la orden de 1 a 2 veces la resistencia a la compresión de la roca. roca.

Propiedades de la rocaPropiedades de la roca

• La naturaleza y orientación de las discontinuidades en el La naturaleza y orientación de las discontinuidades en el macizo rocoso son críticas en el resultado del precorte. macizo rocoso son críticas en el resultado del precorte.

• Si existe un aumento de la frecuencia de fracturas entre los Si existe un aumento de la frecuencia de fracturas entre los pozos del precorte, disminuye la posibilidad de formar un pozos del precorte, disminuye la posibilidad de formar un plano de debilidad con la tronadura de precorte.plano de debilidad con la tronadura de precorte.

• Los tres principales factores geoestructurales que afectan el Los tres principales factores geoestructurales que afectan el resultado del precorte son:resultado del precorte son:

- La frecuencia de fractura a lo largo de la línea de precorte.- La frecuencia de fractura a lo largo de la línea de precorte.

- El ángulo formado entre la línea de precorte y las - El ángulo formado entre la línea de precorte y las estructuras. estructuras.

- El relleno de las fracturas.- El relleno de las fracturas.

Control Estructural

Diámetros de perforaciónDiámetros de perforación

• Es ampliamente reconocido que los Es ampliamente reconocido que los mejores resultados de precorte se mejores resultados de precorte se obtienen con diámetros pequeños de obtienen con diámetros pequeños de perforación.perforación.

Espaciamiento entre pozosEspaciamiento entre pozos

• El espaciamiento entre los pozos del precorte se El espaciamiento entre los pozos del precorte se reduce, si éste lo comparamos con el reduce, si éste lo comparamos con el espaciamiento en una fila amortiguada. Esta espaciamiento en una fila amortiguada. Esta disminución de espaciamiento se debe disminución de espaciamiento se debe principalmente para que exista una interacción principalmente para que exista una interacción entre los pozos, debido a que a éstos se les ha entre los pozos, debido a que a éstos se les ha reducido la carga considerablemente con el reducido la carga considerablemente con el objeto de generar bajas presiones en las objeto de generar bajas presiones en las paredes de ellosparedes de ellos

Factor de cargaFactor de carga

• El término factor de carga definido en El término factor de carga definido en gr/ton no es aplicable para el precorte, gr/ton no es aplicable para el precorte, puesto que su finalidad no es fragmentar puesto que su finalidad no es fragmentar un volumen de roca, sino que generar un un volumen de roca, sino que generar un plano de fractura, por lo que el factor plano de fractura, por lo que el factor carga para un precorte se define en kg/mcarga para un precorte se define en kg/m22..

Factor de cargaFactor de carga

1(1 )1/ 1/exp

1/ 2 /

* ** *

4 (12 1) 110 *

n nnh

n n

R UCSD

R VOD

δπγ−

= +

Donde:γ = Factor de carga en kg/m2

n = índice de acoplamiento Pozo seco 1.25 Pozo con agua 0.9

R = relación Pb/UCSVOD = Velocidad de detonación (km/s)dh = diámetro de perforación (mm)

UCS = Resistencia a la compresión no confinado (Mpa)

δexp = densidad del explosivo (g/cm3)

Secuencia de salidaSecuencia de salida

• El precorte debe ser iniciado en forma separada o en El precorte debe ser iniciado en forma separada o en conjunto con la tronadura de producción, pero con una conjunto con la tronadura de producción, pero con una diferencia de a lo menos 100 ms previo a la tronadura de diferencia de a lo menos 100 ms previo a la tronadura de producción.producción.

• Con respecto a los intervalos entre pozos del precorte, la Con respecto a los intervalos entre pozos del precorte, la teoría de formar una grieta de tensión entre dos pozos implica teoría de formar una grieta de tensión entre dos pozos implica una detonación simultánea de ellos. A modo de referencia, una detonación simultánea de ellos. A modo de referencia, Ouchterlony (1995) reportó que si existen diferencias de Ouchterlony (1995) reportó que si existen diferencias de tiempo de 1ms entre pozos de precorte, esta generaría tiempo de 1ms entre pozos de precorte, esta generaría mayores daños alrededor de un pozo. Por tal motivo el autor mayores daños alrededor de un pozo. Por tal motivo el autor del estudio recomienda el uso de cordón detonante para la del estudio recomienda el uso de cordón detonante para la iniciación del precorte. Idealmente debieran ser detonados iniciación del precorte. Idealmente debieran ser detonados todos los pozos del precorte en forma simultánea, pero como todos los pozos del precorte en forma simultánea, pero como medida de precaución en lo que es vibraciones, estos medida de precaución en lo que es vibraciones, estos debieran ser detonados en grupos de 20 a 30 pozos.debieran ser detonados en grupos de 20 a 30 pozos.

Efectos de la exactitud de la Efectos de la exactitud de la perforaciónperforación

• La importancia de la exactitud de la La importancia de la exactitud de la perforación puede no ser considerada perforación puede no ser considerada cuando se diseña un precorte, pero esta cuando se diseña un precorte, pero esta tiene una gran importancia debido al tiene una gran importancia debido al paralelismo que debiera existir entre los paralelismo que debiera existir entre los pozos, ya que su no paralelismo puede pozos, ya que su no paralelismo puede ser la causa de perfiles irregulares.ser la causa de perfiles irregulares.

Inclinación del precorteInclinación del precorte

• Los máximos beneficios en términos de Los máximos beneficios en términos de mejorar la estabilidad de los taludes, se mejorar la estabilidad de los taludes, se obtienen cuando el precorte es perforado obtienen cuando el precorte es perforado inclinado. Estas inclinaciones fluctúan en inclinado. Estas inclinaciones fluctúan en el rango de 15 a 30 grados, siendo el rango de 15 a 30 grados, siendo mejores los resultados a medida que se mejores los resultados a medida que se utiliza una mayor inclinación, aumentando utiliza una mayor inclinación, aumentando ciertamente la dificultad en la perforación.ciertamente la dificultad en la perforación.

ESQUEMAS DE TRONADURA ESQUEMAS DE TRONADURA CON PRECORTECON PRECORTE

EVALUACION DE LOS EVALUACION DE LOS RESULTADOS DEL PRECORTERESULTADOS DEL PRECORTE

• Existen dos formas: Cuantitativa y Existen dos formas: Cuantitativa y Cualitativa. La primera, se basa en el Cualitativa. La primera, se basa en el factor de cañas visibles, y las segunda, factor de cañas visibles, y las segunda, define la calidad de la voladura, donde la define la calidad de la voladura, donde la media caña no es un fin en sí, lo que media caña no es un fin en sí, lo que manda es obtener taludes estables.manda es obtener taludes estables.

VIBRACIONES EN EL VIBRACIONES EN EL PRECORTEPRECORTE

• Otra forma de evaluación, es mediante la generación de Otra forma de evaluación, es mediante la generación de las vibraciones a través del macizo rocoso. La las vibraciones a través del macizo rocoso. La transmisión de ondas varía según la velocidad de transmisión de ondas varía según la velocidad de propagación, puesto que cada roca posee diferente propagación, puesto que cada roca posee diferente velocidad de las ondas sísmicas, definidas por velocidad de las ondas sísmicas, definidas por superficies de separación donde las mismas superficies de separación donde las mismas experimentan cambios significativos. Con la aplicación experimentan cambios significativos. Con la aplicación del precorte, se minimiza el daño al macizo rocoso por del precorte, se minimiza el daño al macizo rocoso por vibración, debido a que la grieta producida atenúa o vibración, debido a que la grieta producida atenúa o amortigua la Velocidad Pico Partícula generada por la amortigua la Velocidad Pico Partícula generada por la voladura primaria.voladura primaria.

Amortiguación de las

vibraciones

ALGUNAS VENTAJAS DE ALGUNAS VENTAJAS DE UTILIZAR PRECORTEUTILIZAR PRECORTE

• Seguridad: Implica desarrollar una operación productiva, Seguridad: Implica desarrollar una operación productiva, con taludes estables y definidos con taludes estables y definidos

• El obtener taludes definidos y estables: Nos permiten El obtener taludes definidos y estables: Nos permiten incrementar los ángulos de banco, y ángulos Inter - incrementar los ángulos de banco, y ángulos Inter - rampas, los cuales reflejaran la magnitud de rampas, los cuales reflejaran la magnitud de movimientos de materiales (mineral + estéril), evaluando movimientos de materiales (mineral + estéril), evaluando el beneficio económico asociado al menor movimiento el beneficio económico asociado al menor movimiento de materiales producto del incremento angular en los de materiales producto del incremento angular en los distintos sectores de la mina que a su vez será función distintos sectores de la mina que a su vez será función del costo de mina. del costo de mina.

Montaje de secciones en un ángulo inter-rampas

TRONADURA EN MINAS TRONADURA EN MINAS SUBTERRANEASSUBTERRANEAS

• El pre-corte involucra una hilera de hoyos El pre-corte involucra una hilera de hoyos perforados que delimita claramente la perforados que delimita claramente la línea de excavación. Los hoyos son por lo línea de excavación. Los hoyos son por lo común del mismo diámetro, cargados común del mismo diámetro, cargados livianamente con explosivos y disparados livianamente con explosivos y disparados antes que la ronda principal. El anillo en antes que la ronda principal. El anillo en hilera formando con tiros que no son hilera formando con tiros que no son compactados en sus barrenos, compactados en sus barrenos, amortiguan la onda de choque de la amortiguan la onda de choque de la tronadura y por lo tanto reducen la tronadura y por lo tanto reducen la quebradura y las partiduras radiales de la quebradura y las partiduras radiales de la roca alrededor de la excavación.roca alrededor de la excavación.

• El pre-corte, cuando se aplica a frentes o El pre-corte, cuando se aplica a frentes o paradas para controlar la sobreexcavación, paradas para controlar la sobreexcavación, puede mejorar la estabilidad del fondo y puede mejorar la estabilidad del fondo y costados y reduce las necesidades de costados y reduce las necesidades de concretadura.concretadura.

• Si bien la técnica de pre-corte tiene una base Si bien la técnica de pre-corte tiene una base teórica, no se emplea por lo general en frentes teórica, no se emplea por lo general en frentes subterráneas debido a problemas de cortes con subterráneas debido a problemas de cortes con los espaciados cercanos y con las cargas que los espaciados cercanos y con las cargas que se requieren en la tronadura primaria.se requieren en la tronadura primaria.

• Los espacios entre los hoyos pre-cortes normalmente Los espacios entre los hoyos pre-cortes normalmente deben ser entre 8 y15 veces el diámetro de los deben ser entre 8 y15 veces el diámetro de los barrenos, siendo lo más común 10 diámetros, lo que barrenos, siendo lo más común 10 diámetros, lo que dependerá del diámetro del hoyo y de la geología de la dependerá del diámetro del hoyo y de la geología de la roca. Es importante recordar que rocas con muchas roca. Es importante recordar que rocas con muchas junturas necesitaran de espaciado más cercano que la junturas necesitaran de espaciado más cercano que la roca más masiva. La tabla muestra las dimensiones de roca más masiva. La tabla muestra las dimensiones de espaciado para varios diámetros de hoyos pre-cortes.espaciado para varios diámetros de hoyos pre-cortes.

Espaciado promedio de los hoyos con pre-corteEspaciado promedio de los hoyos con pre-corteDiámetro del hoyo (mm)Diámetro del hoyo (mm) Espaciado Espaciado

(m)(m)3838-- 4545 0.30.3 -- 0.50.55151-- 6363 0.50.5 -- 0.60.67676-- 8989 0.50.5 -- 0.90.9

102102 1.21.2