Curso Perforación y Voladura_2016_I

8/17/2019 Curso Perforación y Voladura_2016_I

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UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS Y METALURGIA

ESCUELA ACADEMICA DE INGENIERIA DE MINAS

“PERFORACIÓN Y VOLADURA”

DOCENTE: ING. ARTURO GUTIÉRREZ

NAZCA- PERU

2016


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Diagrama de flujo simplificado de la Operaciónde la Mina Cielo Abierto

Perforación

Control

Carguío

Acarreo

Equipo Auxiliar

Mantenimiento

Es la primera operación que se realiza ytiene como finalidad hacer taladros en elmacizo rocoso según los diseños deingeniería, donde alojará la carga deexplosivos.

Actividad que consiste en la toma demuestras de los taladros con el objetivo detener certeza de cuál es la ley que se tienepor taladro, para así poder delimitar en elcampo los polígonos de desmonte ymineral.

Los cargadores frontales y/o palas realizan

la carga de mineral y roca de desmonte enlos camiones de acarreo.

El mineral y la roca de desmonte sontransportados por el camión desde la minahasta la chancadora primaria.

Realiza las tareas en tajos, carreteras, encanchas de lixiviación y alrededor de lamina para apoyar las operaciones.

Actividad necesaria para obtener yconservar un apropiado costo del ciclo devida de los equipos.

Voladura

Actividad que permite la fragmentación delmacizo rocoso mediante un controladecuado de utilización de agentes devoladura.


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Figura No. 1 Acciones de la perforación

DESCRIPCIÓN DE LA OPERACIÓN DE PERFORACIÓN

PERFORACIÓN

La perforación es la primera etapa en la explotación minera para la minería a cielo abierto.

Consiste en crear una cavidad para colocar el explosivo en el lugar que se desee romper,con la finalidad de aprovechar al máximo su energía.

La planificación y gestión es fundamental para el éxito del proceso.

Procedimiento general: Contempla, en general, el desarrollo de cuatro etapas que serealizan simultánea y sincronizadamente: percusión, rotación, empuje y barrido.

¿En qué consiste la perforación?

En general, se puede considerar la perforación de rocas como una combinación de las

siguientes acciones: Percusión: Corresponde a los impactos

producidos por los golpes del pistón, losque a su vez originan ondas de choqueque se transmiten a la broca a través delvarillaje.

Rotación: Con el movimiento de rotaciónse hace girar la broca para que losimpactos se produzcan sobre la roca endistintas posiciones.

Empuje: Corresponde a la fuerzanecesaria para mantener en contacto la

broca con la roca. Barrido: Fluido de barrido que permite

extraer el detrito del fondo de la perforación.

La siguiente figura representa en formasencilla la combinación de las cuatro acciones anteriormente descritas.

Importancia de la perforación

La perforación y la voladura desde el punto de vista técnico y económico es la columna

vertebral de casi todas las operaciones que se relacionan con las rocas, por lo que influyeen los radios de producción del equipo de carguío, transporte y chancado primario delmaterial y lo más importante la seguridad del personal y equipos, por lo tanto, en elresultado y calidad del ciclo de producción. Entonces es indispensable aplicar un sistemade perforación que proporcione las máximas ventajas de producción a bajos costos.

http://www.codelcoeduca.cl/tecnico_profesional/explotacion_minera/curriculum/perforacion.htmlhttp://www.codelcoeduca.cl/tecnico_profesional/explotacion_minera/curriculum/perforacion.html


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Figura No. 2 Proceso de perforación

PROCESO DE PERFORACIÓN

Energía Mecánica: Se produce a través del equipo de perforación (máquina perforadoraIR-DMM2).

Sistema de Perforación: Se basa en principios mecánicos derotación, cuyos efectos de corte por fricción y rayado conmaterial muy duro producen el astillamiento y trituración de laroca en un área equivalente al diámetro de la broca y hasta una

profundidad dada por la longitud del barreno utilizado.

La unidad de rotación se desplaza verticalmente sobre lasguías del castillo. El movimiento de rotación lo da un motoreléctrico, montado verticalmente, el cual mueve la copla através de una caja de engranajes que operan con un baño deaceite; también se encuentran sobre esta unidad las conexiones

para las mangueras de aire y agua. El movimiento de subida y bajada lo transmite el motor de izamiento mediante cables altambor situado sobre la unidad de rotación; el cual tiene unos

piñones que engranan cremalleras a cada lado del castillo.

Figura No. 3 Sistema de Perforación


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Tipo de Maquinaria: Se cuenta con 2 a 3 equipos de perforación rotatoria para producción con capacidad de carga de 75 000 libras y 1 equipo para la exploración y perforación secundaria.

Perforación Mecanizada: Los equipos van montados sobre estructuras llamadas orugascon traslación propia con motor rotatorio independiente y perforación por presión (pulldown o presión por barra) con brocas tricónicas de 6”, 97/8, etc. desde donde el operadorcontrola en forma cómoda todos los parámetros de perforación.

Máquina Perforadora: El movimiento de rotación generado en la copla y el de presiónvertical de la unidad de rotación transmite la energía a la broca tricónica a través de la

barra. Las perforadoras usan un sistema mecánico de rotación y trituración empleando brocas ticónicas basadas en el corte por fricción y rayadas con material muy duro

(desgaste de la roca, sin golpe).

Estas perforadoras de rotación mantienen una presión sobre la broca a través delbarreno.


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MALLAS DE PERFORACION

La malla de perforación más adecuada solo se obtiene realizando cantidades de pruebas enel campo hasta lograr una que nos de los mejores resultados. En la perforación y la

voladura óptimas se persigue los siguientes objetivos: fragmentación, esponjamiento ydesplazamiento adecuados de la roca. Por lo tanto es indispensable aplicar un diseño demalla de perforación que proporcione las mayores ventajas tanto en producción como encostos.

Los factores más importantes que intervienen en el proceso de fragmentación son: Geometría del disparo. Parámetros de rocas. Parámetros de explosivos.

A.- LA GEOMETRÍA DEL DISPARO

Eestá basado en la interrelación entre el explosivo, la roca, el diámetro del taladro y eldiseño de la malla de perforación.

La roca es una de las variables fundamentales que tiene una influencia determinante en losresultados de un disparo. Se debe conocer las propiedades físicas mecánicas y elásticas dela masa rocosa.

Como en Alto Chicama hay varios tipos de rocas y alteraciones entre ellas. Se hará undiseño de malla diferente para cada grupo; es decir roca suave, media y dura.

Para la determinación de la malla de perforación más adecuada para cada tipo de roca setienen varios métodos tales como; el de Ash, de Foldesi, de Bruce Car, de Walter y Konya,etc. En cada uno de estos se usa las diferentes propiedades y parámetros de las rocas. Perola malla de perforación final será más que nada el resultado de la experiencia de una seriede pruebas realizadas a lo largo de la vida de la mina, usándose todos estos métodos solocomo referencia.

B.- MALLAS DE PERFORACIÓN DE PRODUCCIÓN

Como resultado de las experiencias realizadas se llegará a una malla de perforación para producción para cada tipo de roca, el cual se mostrará en el siguiente cuadro.


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C.- MALLAS DE PERFORACIÓN PARA PARED FINAL

El diseño inicial se puede basar en los métodos de diseño de mallas de Konia, Ash, etc. y básicamente tomando en cuenta las recomendaciones de Call & Nicholas INC.

Esta malla se irá modificando y arreglando hasta llegar a una que satisfacerá lasexpectativas en cuanto a resultados y costos.

La malla de perforación para pared final también varía de acuerdo al tipo de roca y aldiámetro de la broca utilizada para efectuar la perforación. En los últimos años se hanusado los siguientes métodos de perforación para voladura controlada:

Voladura de pre-corte. Voladura TRIM (Trim Blasting).

La malla para voladura de pre-corte se diseñará principalmente en base a la experienciaobtenida en la mina y siempre tomando en cuenta recomendaciones tales como de Call &

Nicholas INC. (Estabilidad de Taludes) y experiencias de voladura en otras minassimilares. La voladura de Pre-corte consiste en crear una discontinuidad o plano defractura, en el macizo rocoso, antes de disparar los taladros de producción; mediante unafila de taladros generalmente de diámetro menor.


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Asimismo, se diseñará un cuadro con los diferentes espaciamientos de cada fila según lafinalidad de los taladros (trim, buffer, production buffer y production).

Cuadro 2Espaciamientos para taladros de cada fila. (voladura Trim)

FILA DETALADROS

ROCA DURA ROCA MEDIA ROCASUAVE

Trim

Buffer

Production buffer

Production

La malla de perforación en rampas puede ser la misma que se usa en producción; siendo la

única diferencia la longitud de los taladros, que varía dependiendo de, si es cabecera (2 - 3mt.) o pie de rampa (hasta 16,5 o 17 mt.), dependiendo del tipo de roca. Véase estos encorte longitudinal en la Figura 4.

La ecuación siguiente permite determinar la longitud “Ld”.

Ld = (H/tan ) = (H x 100)/PrDónde: = Inclinación de la rampa en grados.Pr = Pendiente de la rampa en porcentaje.

Figura No. 4 Pendiente de la rampa de perforación


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D.- ACCESORIOS DE PERFORACIÓN

Este es un ítem muy significativo en cuanto a costos se refiere, ya que en esta seencuentran incluidos las brocas, barretones, estabilizadores, etc. dentro de estos las brocaso triconos son los más importantes ya que representa el costo más significativo dentro de

lo que es accesorios de perforación.

Barras o Barretones de Perforación

Las barras o barretones, como se les llama, sirven paratransmitir el empuje sobre la broca y para canalizar, porsu interior, el aire comprimido necesario para la limpiezadel barreno y enfriamiento de los cojinetes. Estánconstruidos de acero con un espesor de 1” a 1 1/2”. Las

roscas más usadas en los acoplamientos son del tipo API,

BECO, etc.

La broca o tricono

Es el elemento principal en la operación de perforación; por medio de él se vanexcavando los taladros. Las brocas usadas en la perforación primaria son del tipode tres conos giratorios los cuales tienen ensu superficie un determinado número dedientes o insertos que son los elementos quevan rompiendo los diferentes tipos de rocas;los conos giran sobre cojinetes ensambladosen tres pines radiales.

Un tricono consta de un cuerpo de broca contres rodillos cónicos móviles equipados con

botones de metal duro. Los botones estándistribuidos en los tres rodillos de maneraque toda la superficie del fondo del taladrosea cubierta cuando la broca esté en rotación.

La broca para roca dura y abrasiva tiene unespacio menor entre los botones, mientras quela broca para roca más blanda tiene un menor número de botones colocados mássalientes en los rodillos o conos. En algunas brocas, la clase de metal duro puedevariar de acuerdo con las propiedades de la roca a perforar.

Debido a las altas temperaturas que se generan como consecuencia de la fricciónde los elementos internos y externos de la broca, ella tiene un sistema interior decirculación de aire y agua para su enfriamiento.

Las brocas en sus inicios solo eran aplicables en formaciones rocosas blandas o de

poca resistencia porque estas eran dentadas. En la actualidad se han diseñado

Figura No. 5 Barreno

Figura No. 6 Broca tricónica


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brocas para todo tipo de roca, ya que vienen con insertos y un sistema derefrigeración muy cuidadosamente diseñado.

El trabajo de un tricono se basa en la combinación de dos acciones:

Indentación: Los dientes o insertos del tricono penetran en la roca debido alempuje sobre la roca. Este mecanismo equivale a la trituración de la roca.

Corte: Los fragmentos de roca se forman debido al movimiento lateral de desgarrede los conos al girar sobre el fondo del barreno.

La acción de corte sólo se produce, como tal, en rocas blandas, ya que en realidades una compleja combinación de trituración y cizalladura debido al movimiento deltricono. Los triconos están formados por tres conos con dientes o insertos.

Estabilizadores o Reamers

El propósito de los estabilizadores es mantener la concentricidad de la rotación dela broca sobre su propio eje. Esto minimiza los movimientos laterales y dirige laenergía y fuerzas que accionan sobre la broca en la dirección axial del barreno.Esto induce un menor desgaste de la broca, y un barreno más vertical que permiteuna retracción de la sarta de barrenación y una carga de explosivos más uniforme.

El reamer va colocado encima del tricono y debajo del barretón, al mismo queevita que se produzca oscilación o pandeo. Algunas ventajas derivadas de suutilización son:

Reduce la desviación de los barrenos. Aumento de la velocidad de penetración, debido a un mejor

aprovechamiento del empuje Incrementa la vida del tricono. Menor desgaste de los faldones, de la hilera periférica de insertos y en los

cojinetes. Mayor estabilidad de las paredes del barreno y las barras de perforación

no sufren pandeo. Permite tener paredes del taladro más lisos, lo que facilita el carguío del

explosivo.

El estabilizador tiene un diámetro próximo al del barretón y ligeramente menor queel de la broca. Existen dos tipos de estabilizadores, los de aletas y los de rodillos.


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Estabilizador de aletas

Son de menor costo pero requieren un crecido de materialantidesgastante, originan una disminución del par de rotacióndisponible y una mala estabilización en terrenos muy duros

después de perforar algunos barrenos. Este problema puedeser superado mediante una reparación constante en talleres demina.

Estabilizador de rodillos

Provistos de insertos de carburo de tungsteno requieren menor par de rotación, tiene un mayor costo y son más eficientes quelos de aletas.

Para su uso se necesitará una mayor cantidad de aire para larefrigeración de los mismos y de las brocas, y por el desgaste

prematuro de los estabilizadores de rodillos. El aire

insuficiente es debido a que las perforadoras trabajan concompresoras cambiadas y que no producen la cantidad de airenecesaria.

Adaptador o CouplingEs el accesorio que une el equipo de perforación con la sarta de perforación (barra,

estabilizador, y broca).

Figura No. 7 Estabilizador de aletas

Figura No. 8 Estabilizador de rodillos


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E.- PERFORACIÓN DE BANQUEO

Es el mejor método para lavoladura en mineríasuperficial ya que dispone

como mínimo de dos caraslibres y una de ellas para lasalida y proyección delmineral o desmonte

permitiendo unasistematización de las labores.

F.- PLANOS DE PERFORACIÓN

Confección de Planos de Perforación

El Departamento de Ingeniería confecciona los planos de perforación con la ayuda delSoftware Med Sistem (ver figuras 9 y 10) y los entrega al departamento de perforación y

voladura indicando la zona, el número de taladros, la altura de cada taladro y otros datostécnicos.

Tajo 4560

Tajo 4420

Figura No. 10 Software Mine Sight

Figura No. 9 Perforación de banqueo


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Los topógrafos se trasladarán al Tajo y con la ayuda del GPS y una estación total ubicarány marcarán los puntos de perforación. La determinación de las coordenadas de cada

perforación es definida por los sistemas deposicionamiento satelital (GPS), los cualesmuestran la posición de cada una en forma remota, de manera que no necesiten los planos para identificarlas.

Figura No. 11 Malla de perforación


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El departamento de Perforación y Voladura se asegura que las áreas de perforacióndesignadas sean limpiadas y niveladas con los equipos de apoyo minero (palas y/oniveladoras).Los topógrafos elaboran entonces un patrón de voladuras de acuerdo con eldiseño entregado por el área de ingeniería, estos patrones de perforación dependen del tipo dematerial que va a ser extraído (mineral o desmonte), la dureza del mineral y el grado defractura natural presente en el mineral.

Los planos de perforación son la guía para que el operador a cargo pueda realizar la tarea de perforación en forma correcta y segura.

Lectura e interpretación de planos

Para la interpretación y la lectura de los planos, se tendrá la siguiente información:

Identificación (numérica u otra) de cada perforación (taladro). Identificación de la zona (tajo) por perforar (mineral, estéril, rampa). Identificación de zonas de la mina, como crestas, patas, rampas u otras

instalaciones. Malla de perforación (burden, espaciamiento). Largo y diámetro de perforación. Coordenadas Norte y Este. Identificación de la máquina que realizará la perforación (Ej: DMM-2). Fecha del plano y de la voladura y numero de perforaciones.

Es muy importante identificar la pata y cresta de los bancos que serán perforados condiferentes símbolos o colores. Además, es necesario señalar en el plano los posiblesaccesos de los equipos y las fuentes de alimentación en el caso de perforadoras queutilizan energía eléctrica.

Figura No. 12 Diseño topográfico


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G.- PARÁMETROS DE PERFORACIÓN

En el procedimiento de perforación es necesario considerar diferentes parámetros con elfin de realizar una operación óptima. Las variables internas que intervienen en la

perforación son:

Velocidad de Penetración (Penetration Rate)

Es la velocidad con que se penetra la roca (perforación) depende de muchosfactores externos (por ejemplo factores geológicos), tales como las propiedadesfísicas de la roca y la resistencia a la compresión.Esta depende de muchos factores externos: características geológicas, propiedadesfísicas de las rocas, distribución de tensiones, estructura interna, entre otros. Lavelocidad se expresa en metros por hora (m/hr) y/o pies por hora (pies/hr).

Penetración MáximaDurante la fase de trituración es posible incrementar las revoluciones por minuto

(R.P.M.) hasta los R.P.M. óptimos.

Peso Óptimo + R.P.M. Óptimo = Máxima penetración



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La experiencia del perforista es el más importante, especialmente en formacionesvariables.

Velocidad de penetración

La siguiente fórmula empírica (Bauer -1971) ayuda a determinar la velocidad de penetración:

VP = f x [(61-28 x log(RC)) x (E/D) x (N r /300)]

Dónde:f = (1/3.28) - Factor de conversión de pies a metros.VP = Velocidad de penetración (metros/hora).RC = Resistencia a la compresión uniaxial (miles de libras por pulg2.).(E/D) = Empuje -pulldown- (miles de libras por pulgada de diámetro).Nr = Velocidad de rotación (R.P.M.).

La velocidad de penetración en la Mina se calculará en base a los reportes de perforación que se registran en el Daily Bit Performance Record, de uso solo para lasección, y en el Resumen Diario Producción Perforadoras, en ellos también seregistra el metraje perforado y el tiempo. También se puede encontrar el empuje(pulldown), RPMs, etc. Sin embargo, los cálculos haciendo uso de la fórmulareportan también valores muy aproximados a los valores obtenidos en el campo queson los que se muestran en el siguiente ejemplo.



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Figura No. 15 Voladura con un frente libre

TAMAÑO Y FORMA DE LA VOLADURA

El tamaño de las voladuras debe ser tan grande como sea posible, pues consiguen las

siguientes ventajas: Disminución de los tiempos improductivos de los equipos de perforación y carga,

de las operaciones de replanteo.

Menor longitud porcentual de las zona perimetral de las voladuras, donde se produce una fragmentación más deficiente debido a la mayor dificultad deestablecer esquemas regulares, al riesgo de encontrar bloques preformados por las

pegas anteriores y al escape prematuro de los gases por las grietas existentes,además del mayor tiempo de supervisión y control que implica en si la voladura.

En general, la fragmentación en las voladuras múltiples es mejor que en las de una sola fila.

Con un frente libre, la relación longitudinal de frente anchura “LV/AV” debe sermayor de 3.

Con dos frentes libres las voladuras deben diseñarse con “LV/VA > 2.

En contraposición, los inconvenientes de las voladuras con filas múltiples son:

Aumento de la intensidad de las vibraciones y ondas de área producidas, por loque en algunos casos como en las proximidades de zonas urbanas no sonaplicables.

Aparición de sobreexcavaciones y proyecciones en las últimas filas si no se handisparado con una secuencia correcta.

En rocas muy blandas, reducción de la bonificación del volumen arrancado porsobreexcavación al disminuir el número de voladuras.


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Figura No. 16 Voladura con dos frentes libres

VOLUMEN DE EXPANSION DISPONIBLE

Cuando la roca se fragmenta se produce un aumento de volumen. Si el hueco donde seexpande el material es menor del 15 % de este, los mecanismos de ruptura se veránafectados negativamente y los fragmentos de roca tenderán a entrelazarse dando comoresultado un apelmazamiento de estos.

Si el volumen del hueco en el cuele es demasiado es demasiado pequeño se producirá unfenómeno de sinterización o deformación plástica del material finamente troceado.Siempre que sea posible se recomienda que el volumen sea mayor del 15 % del propiovolumen de cuele. En aquellos diseños de voladura donde no se dispone de barrenosvacíos, el empuje de la roca se conseguirá a expensas de aumentar la carga específica endicha zona.


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Figura No. 17 Empleo de cargas puntuales en la zona de retacado

Figura No. 18 Barrenos auxiliares para ayudar a la fragmentación en la partealta del banco

CONFIGURACIÓN DE LAS CARGAS

La altura de banco mínimas para poder dividir la columna de forma efectiva deben ser talque “H/D > 70”.

En las voladuras donde se produzcan grandes bloques procedentes del retacado se deberánusar cargas puntuales.

También cuando la perforación es vertical y el horizonte rocoso de la zona de retacado es

de mayor resistencia que en el resto del banco, puede ser aconsejable perforar barrenos dedescarga, o auxiliares, que ayuden a conseguir una fragmentación adecuada.


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DESACOPLAMIENTO DE LAS CARGAS

La curva Presión-Tiempo de los gases de la explosión puede controlarse para un explosivoencartuchado con dos técnicas conocidas por “Desacoplamiento y Espaciamiento de lascargas”. La primera consiste en dejar un hueco vacío con material inerte entre la columna

de explosivo y la pared del barreno. La segunda se basa en dividir la carga por medio deseparadores de aire o material poroso.

Experiencias llevadas a cabo empleando desacoplamiento del 65 al 75 %, demuestran queen algunas rocas mejora la fragmentación y uniformidad de la granulometría,disminuyéndose el porcentaje de la voladura secundaria entre 2 y 10 veces, así como elconsumo específico de explosivo y la intensidad de las vibraciones.

La presión efectiva de los gases sobre la pared del barreno con cargas desacopladas oespaciadas viene dada por:

PBe = PB x Ve 1,2

Vb

Dónde:

PB = Presión de barreno.Ve y Vb = Volumen del explosivo y el barreno respectivamente.

Actualmente las tendencias para controlar la curva de presión consisten en emplearexplosivos a granel a los que se incorpora un material diluyente en la proporciónadecuada. Este método es menos laborioso, más efectivo y económico y se está aplicandocon profusión en las voladuras de contornos.

EXPLOSIVOS

La elección de un explosivo para una determinada operación requiere de una cuidadosaatención tanto de las propiedades de las rocas que se desean fragmentar como de losexplosivos disponibles en el mercado.

Cuando se arrancan rocas masivas la superficie específica del material se crea en lavoladura y los explosivos adecuados son los de mayor potencia y velocidad de detonación“VD” que producen una alta presión de barreno. Por el contrario, en rocas intensamentefracturadas o estratificadas en las que la superficie total de las discontinuidades representaun área relativamente mayor que la que se crea en la voladura, los explosivos de bajadensidad y velocidad de detonación son los de mayor eficiencia.

Dado que además de fragmentar la roca se requiere un esponjamiento y desplazamientodel material para lograr efectuar la carga con un buen rendimiento se debe determinar encada caso el equilibrio entre la energía de tensión “ET” y la energía de los gases “EB”.Para un explosivo dado, estas energías dependerán del diámetro de las cargas, de ladensidad y del sistema de iniciación.

Las emulsiones o hidrogeles poseen una “ET” alta y son de aplicaciones en rocas masivasduras y en aquellas situaciones donde no se precisa un desplazamiento del material comoson las voladuras V.C.R. donde los trozos de roca caen por acción de la gravedad.


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Cuando la detonación de un explosivo crea demasiados finos, por efecto de la trituraciónde la roca, se deben emplear agentes de baja densidad como el ANFO y las mezclas deeste con sustancias inertes.

DISTRIBUCIÓN DE LOS EXPLOSIVOS EN LOS BARRENOS

En la voladura en banco la energía necesaria para que se produzca la rotura de la roca noes constante en toda su altura. En efecto la energía generada por el explosivo debe superarla resistencia a tracción de la roca en la sección CDD’C’ y la resistencia a cizallamiento en

la sección A’B’C’D’. Véase la figura 2.

Como la resistencia a cizallamiento es superior a la resistencia a tracción, es precisoaplicar una distribución de carga selectiva, de forma que la energía específica en el fondodel barreno sea de 2 a 2.5 veces superior a la energía de la columna. Esto significa quedeben emplearse explosivos de gran densidad y potencia en las cargas del fondo, talescomo las dinamitas, hidrogeles y emulsiones, y explosivos de baja densidad y potencia

media en la carga de la columna, como ANFO o hidrogeles y emulsiones de bajadensidad.

La carga de fondo debe tener, al menos, una longitud de “0.6 B” para que su centro de

gravedad este por encima o a la misma cota del piso de banco. Prolongar la carga de fondo por encima de una longitud igual al valor de la piedra no contribuye apreciablemente alefecto de rotura en el plano del pie de banco, por lo que la carga inferior debe estarcomprendido entre 0.6 y 1.3 B.

Mientras que el empleo de cargas selectivas ha sido habitual con diámetros menores de165 mm, en las que se aplica la teoría de cargas cilíndricas cargadas, en las explotacionesmineras a cielo abierto con grandes diámetros de 229 – 415 mm, se ha extendido el uso de

cargas continuas de ANFO a granel y en algunos casos con cargas selectivas constituidas por ANFO aluminizado, emulsiones o hidrogeles con longitudes de 8 a 16 D.

En estos casos el empleo de cargas selectivas tiene las siguientes ventajas:

Aumenta el rendimiento de perforación como consecuencia de un esquema másamplio y la menor longitud de sobreperforación.

Mejora la rotura en el fondo, eliminando los problemas de repiés y favoreciendola operación de carga del escombro.

Disminuye los costes de perforación y voladura especialmente en rocas duras.

Baja el consumo específico de explosivo debido a un mejor aprovechamiento delmismo.


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Figura No. 19 Distribución del explosivo en un barreno para fragmentar la rocaen una voladura de banco

CONSUMOS ESPECIFICOS DE EXPLOSIVOS

La cantidad de explosivos necesaria para fragmentar 1 m3 o 1 t de roca es el parámetroconocido por “Consumo Específico CE”. De acuerdo con la opinión de numerososespecialistas, este parámetro no constituye la mejor y única herramienta para diseñar lavoladura, a no ser que se refiera a un explosivo patrón o se exprese como consumoenergético, fundamentalmente porque la distribución espacial de las cargas de explosivodentro del macizo rocoso tiene una gran influencia sobre los resultados de las voladuras.

El “CE” de una voladura se incrementa con:

El aumento de diámetro de los barrenos, la resistencia de la roca y el grado defragmentación, desplazamiento y esponjamiento requerido.

Una mala distribución de la carga, disminución de la resistencia a la eyección delretacado, disparo contra un frente libre cóncavo biplanar o cubierto de escombro,relación longitud/anchura inadecuada y tiempo de retardo efectivo de las cargasinadecuado.

Cuando se utilizan barrenos paralelos al frente libre y esquemas triangulares equiláteros

iniciados con secuencias en “V1” y “V2” los consumos específicos serán menores.


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Los “CE” altos, además de proporcionar una buena fragmentación, despl azamiento y

esponjamiento de la roca, dan lugar a menores problemas de repiés y ayudan a alcanzar

el punto óptimo de los costes totales de operación, es decir de perforación, voladura,

carga, transporte y trituración.

TIPO DE ROCA CONSUMO ESPECIFICO(Kg/m3)

-Rocas masivas y resistentes-Rocas resistencia media-Rocas muy fracturas,

alteradas o blandas.

0.6 – 1.50.30 – 0.60.10 – 0.30

INICIACIÓN Y CEBADO DE CARGAS

Para un explosivo dado, mediante el empleo de iniciadores o cebos puede variarse eleq uilibrio entre la “ET” y la “EB” desarrolladas durante la voladura. Para adecuarse a lascaracterísticas resistentes y estructurales de las rocas.

También cuando se desea elevar la tensión en un tramo de roca dentro de un barreno pueden emplearse iniciadores colocados en esos niveles.

TIEMPOS DE RETARDO Y SECUENCIAS DE ENCENDIDO

Los tiempos de retardo entre barrenos y las secuencias de encendido juegan en lasvoladuras un papel muy importante pues sirven para disminuir las cargas operantes, y porconsiguiente los niveles de vibración producidos, y hacer que se consiga una mayor

efectividad de los mecanismos de rotura y un control sobre el desplazamiento de la roca, lasobreexcavación, los repiés y las proyecciones. Posteriormente se analizaran con detalleestas variables de diseño.

INFLUENCIA DEL EQUIPO DE CARGA EN EL DISEÑO DE LAS VOLADURAS

Los resultados de la voladura afectan a los rendimientos de los distintos equipos de carga,no solo por la granulometría del material, sino también por el esponjamiento de este y el

perfil geométrico de la pila.

Cuando se utilizan excavadoras de cable o hidráulicas, la altura de banco se fijara enfunción del alcance de la máquina y las voladuras se diseñan para que den una buenafragmentación y dejen la pila del material recogida y con pocas zonas de bajo rendimiento.


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Figura No. 20 Perfiles de pila de roca volada

Si los equipos de carga son palas de ruedas, se ira aun tipo de voladura que permitaalcanzar un desplazamiento y esponjamiento máximo de la roca, una fragmentación fina yuna altura de pila reducida.

PERFORACIÓN ESPECÍFICA

Se define por perforación específica el volumen o la longitud de los barrenos perforados por una unidad de volumen de roca. Al igual que sucede con otros parámetros de diseño,la perforación específica es en función de la volabilidad de las rocas.

La expresión que sirve para calcular la perforación específica “PS” en ml/m3 es:

(H/cosβ + J)PS =

Bx S x H

cosβ

dónde:


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Figura No. 21 Desviaciones de los barrenos y errores en la perforación

H = Altura de banco (m).J = Sobreperforación (m).B = Burden (m).S = Espaciamiento (m).β = Angulo de los barrenos con respecto a la vertical (grados).

Si se requiere obtener “PS” en l/m3 se aplica:

(H/cosβ + J) x (250 x π x D2)PS =

Bx S x H

cosβ Siendo:

D = Diámetro de perforación (m).

DESVIACIÓN DE LOS BARRENOS

Los factores causantes de las desviaciones de los barrenos se agrupan en cuatro tipos.

Primero, las propiedades estructurales, tales como los planos de esquistosidad, lasdiaclasas, las juntas abiertas con material blando de relleno, los cambios de litología, etc.Este grupo es especialmente importante cuando la dirección de perforación es oblicua a

los planos citados.Segundo, si el diámetro de perforación elegido es demasiado grande comparado con eldiámetro del varillaje, se produce una desviación de los barrenos por la falta de resistenciade la sarta al pandeo, y además un desgaste prematuro de esta.


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Y por último los errores de alineación y emboquille que son los más comunes en lasoperaciones de perforación.

En cuanto a los primeros son frecuentes desviaciones de más de 10 cm o incluso igual a lamagnitud del diámetro. Los errores de alineación se deben a mal posicionamiento de lasdeslizaderas. Algunos valores típicos son los indicados en la siguiente tabla.

SISTEMA DE ALINEACION

ERROR DE ALINEACI N(cm)

ALINEACIONNORMAL CUIDADOSAManualCon Inclinómetro

4 – 70.5 – 1.0

3 – 50.2 – 0.5

Control de la desviación de los barrenos

El conocimiento de la desviación de los barrenos es muy importante con vista a alcanzar lafragmentación, permite comprobar que los esquemas geométricos de las voladuras no seapartan demasiado de los nominales y evitar así posibles problemas de proyecciones ysobretamaños en voladuras a cielo abierto.

Los barrenos que presenten mayores desviaciones serán reperforados con el fin de evitarlos problemas anteriores.

Actualmente son varios los instrumentos disponibles en el mercado para medir ladesviación de los barrenos.

Sistema de brújula magnética – clinómetro (TROPARI) Clinómetro químico de ácido. Girocompás. Sistema de dos clinómetros.

El último sistema, comercializado con el nombre de BORETRAK, consiste en una cabeza

de medida en la que se encuentran los dos clinómetros mutuamente perpendiculares. Elresto de los componentes son:

Conjunto de varillas de 1.82 m de longitud, unidas entre ellas conarticulaciones en los extremos.

Cable de conexión entre la cabeza de lectura y la libreta electrónica. Libreta electrónica de 7.800 bytes de capacidad y batería recargable. Soporte de varillas. Programa para ordenador compatible IBM – PC.


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Figura No. 22 Procedimiento de Voladura

PROCEDIMIENTO DE VOLADURA

Cumplir con todas las reglamentaciones vigentes de seguridad y procedimientosoperacionales.Para la voladura se toma en cuenta las siguientes etapas:

A. AUTORIZACIÓN DE ACCESO

Al ingresar a un Tajo con una malla de perforación para proceder al carguío de explosivosse deberá contar siempre con la autorización de algún supervisor de la mina y seguir los

procedimientos especificados.

B. CIERRE Y SEÑALIZACIÓN DEL LUGAR DE TRABAJO

La primera acción consiste en verificar el áreaasegurándose de que no exista ningún impedimento

para la carga normal de explosivos. Delimitarsiempre el área con conos y letreros. Además, esimportante impedir el acceso a toda persona ajena ala operación de carga de explosivos. El personaladjunto debe solicitar autorización; por ejemplo,muestreros, topógrafos, etc.

Acciones previas

Tapado de taladros

Voladura

Antes de la Voladura

Inicio Voladura

Che ueo Voladura


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C. PRIMADO Y CARGUÍO DE EXPLOSIVOS

Acciones prev ias:

Verificación del área

Antes de comenzar la operación de carguío de explosivos se debe inspeccionar elárea para verificar que todo esté en regla.

Verificar la Profundidad de los Taladros

Antes de primar se deberá chequear la profundidad de todos los taladros deldisparo, dejando en cada uno de ellos una tarjeta de identificación, en que seindique la profundidad y cantidad de explosivo del pozo.

Distribución de accesorios

Confirmadas las medidas de los taladros, se procederá al reparto de los accesoriosy boosters, teniendo presente que ningún accesorio de voladura podrá ser tirado alsuelo.

Primado El primado de los tiros consiste en introducir el o los detonadores alinterior de un explosivo, lo que tiene lugar una vez realizadas lasverificaciones pertinentes. Teniendo especial cuidado en que losdetonadores queden dentro del booster, se bajará la prima por el centrodel pozo, evitando los roces, y ubicándola a la profundidad

programada.

Carguío El supervisor dispondrá la ubicación de los camiones fábrica (camiones que transportanlas materias primas que se mezclan en las proporciones definidas para cargarlas en lamisma perforación) con el fin de iniciar el carguío del explosivo en la perforación el


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operador del camión llevara la cuenta de la cantidad de explosivo por taladro,contemplando las indicaciones señaladas en el plano de amarre y la dirección de carguío.

Una vez que los pozos han sido cargados, éstos son tapados con el detritus (material producto de la perforación. Terminado el carguío, se solicitará al jefe de voladura que déla autorización para amarrar el disparo.

Voladura de adelantoUna voladura de adelanto es un proceso que se realiza anticipadamente, con la intención,

por lo general, de tronar al otro día.

D. AMARRE DEL DISPARO

El amarre de disparo consiste en realizar

todas las conexiones, de acuerdo con unasecuencia y tiempos de iniciaciónestablecida en la etapa de diseño.

E. OPERACIÓN TAPADO DE TALADROS

El tapado de pozos es una operación quese realiza con el propósito de confinar las cargas explosivas para así poder aprovechar laliberación de energía en la fragmentación y desplazamiento de la roca.


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F. VOLADURA

Antes de la vo ladura

Siempre se debe realizar la revisión de amarre

según el plano y verificar todas las conexiones. Serealizara por las personas más experimentadas. Definir una zona o área de seguridad quedetermine la evacuación tanto de equipos como depersonas.

Inicio de la voladura

Cuando se inicie el disparo, se debeconsiderar se lo siguiente:

Chequear que la zona seaevacuada por todo el personal, y que los equipos se encuentren a distanciasseguras de posibles proyecciones de roca.

Utilizar sistemas de aviso mediante sirenas y comunicaciones radiales. Disparar desde lugares seguros, previamente definidos. Realizar el disparo de acuerdo con la autorización del encargado de la

voladura.

Chequeo de la vo laduraEs la etapa final de la voladura, en la que se debe tener siempre presente:

Regresar al área de voladura una vez disipados los humos y gases. Revisar completamente la zona tronada en caso de cualquier anomalía

(TQ), verificar y avisar.

En minas a rajo abierto nunca se debe realizar un disparo sin luz natural (laley lo impide). Avisar que la voladura se realizó sin novedades y que se pueden iniciar las

operaciones mineras.


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Documents

Curso Perforación y Voladura_2016_I