View
39
Download
3
Category
Preview:
Citation preview
DISEO DE VOLADURA
4 DE MAYO DE 2014 RIDOS GRANTICOS DE GALICIA
E.T.S.E Minas (Vigo)
DISEO DE VOLADURA
Contenido 1. Introduccin ........................................................................ 2
2. Propiedades de los explosivos ......................................... 4
3. Dimetro de perforacin ....................................................... 4
4. Factor de fijacin en el fondo ................................................ 5
5. Potencia relativa .................................................................... 5
6. Parmetros geomtricos de la voladura ........................ 7
7. Carga del explosivo y consumos especficos ......................... 8
8. Esquema de la voladura .................................................... 9
DISEO DE VOLADURA
1. Introduccin
La extraccin del material se realizar mediante voladura. Necesitamos un volumen
total semanal de 6000m3, que se obtendrn a partir de dos voladuras a la semana de
3000m3 cada una. Las dimensiones de la voladura sern inicialmente de
30m10m10m.
Los clculos, que a continuacin se describen con detalle, se han realizado segn la
teora de Langefors y cumpliendo lo estipulado por el RGNBSM, y representan la
voladura tipo que habra que realizarse.
Parmetros de la voladura tipo: los parmetros econmicos bsicos para la perforacin
de roca mediante el uso de explosivos se muestran en la figura siguiente:
El objetivo es alcanzar un punto ptimo entre el tamao de partcula fragmentada y el
espaciamiento entre barrenos con los costes de perforacin y voladura, pues a menor
tamao de los fragmentos de la roca volada implica una mayor sencillez en las
operaciones de carga y transporte siempre y cuando la pila no est diseminada por un
rea muy extensa as como un mayor coste de perforacin y voladura debido a que
cuanto menor es el tamao, menor es el espaciamiento entre barrenos.
Para alcanzar dicho fin es necesario tener un detallado conocimiento de los parmetros
que intervienen en la voladura, que segn la teora de Langefords son funcin de la
cantidad de explosivo necesaria para romper la piedra en la voladura de un banco y cuya
expresin es:
= (, , , , , , , , )
DISEO DE VOLADURA
Donde:
Q = carga de explosivo
V = piedra
K = altura de banco
E = espaciamiento
h = altura de carga
d = dimetro del barreno
s = potencia del explosivo
u = velocidad de detonacin
= densidad del explosivo
ci = actores que dependen de la roca
DISEO DE VOLADURA
2. Propiedades de los explosivos
Como carga de fondo se utilizar el explosivo Goma 2 (Dinamita gelatinosa), cuyo
nombre comercial es RIODIN HE utilizamos los cartuchos de 70 mm de dimetro y 500
mm de longitud, y como carga de columna ANFO a granel (Nagolita) en caso de que
el barreno tuviese agua, es necesario encartucharlo en fundas de plstico, ya que el
ANFO presenta problemas en presencia de agua. Las caractersticas de los explosivos se
recogen en la siguiente tabla:
Riodin HE (Goma 2) Nagolita (ANFO)
Potencia
relativa,
s (%)
Densidad,
(g/cm3)
Velocidad
de
detonacin,
D (m/s)
Calor de
explosin,
Qe (MJ/kg)
Volumen
de gases,
(l/kg)
Potencia
relativa,
s (%)
Densidad,
(g/cm3)
Velocidad
de
detonacin,
D (m/s)
Calor de
explosin,
Qe (MJ/kg)
Volumen
de gases,
(l/kg)
96 1,45 2300 7600 4,7 891 84 0,80 4000 3,9 978
Buena resistencia al agua Mala resistencia al agua
Altura de banco:
De acuerdo con lo explicado en el apartado de diseo de explotacin, la altura de los
bancos tendrn una altura de 10 metros (K=10 m).
3. Dimetro de perforacin
La eleccin del dimetro del barreno d est condicionado por:
Las propiedades resistentes de la roca que se desea volar
El grado de fragmentacin de la roca que se precisa
El ritmo de produccin
La altura del banco K
La reduccin de los costes de perforacin que van asociados al
incremento de d.
Teniendo en cuenta todo lo anterior, se decidi realizar un dimetro de perforacin d=3
pulgadas (89 mm).
DISEO DE VOLADURA
4. Factor de fijacin en el fondo
La perforacin se realizar inclinada para as obtener la inclinacin de talud deseada. A
mayores, la perforacin inclinada evita la sobrecarga en el fondo del barreno propia de
la perforacin vertical como los daos en la parte superior (sombreros) e inferior (repis)
del banco. En base a esto, se consume una menor cantidad de explosivo y se reducen
las vibraciones.
La inclinacin, como ya se mencion anteriormente, ser de 2:1, por los que el factor de
fijacin en el fondo es de 0,85 (Langefors & Khilstrm, 1987).
Grado de retacado:
Al introducir la Goma en cartuchos dimetro de 70 mm, el grado de retacado depende
de la densidad de stos mediante la siguiente ecuacin:
= (
)2
fc = grado de confinamiento, que consideramos del 5%. Entonces fc = 1,05.
= 1,05 1,45 (70
89)
2
= ,
5. Potencia relativa
Se calcula mediante la siguiente ecuacin:
=5
6
[]
5+
1
6
[
]
850
Donde:
s = potencia relativa
Qe = calor de explosin =4,1 MJ/kg
v = volumen de gases = 891 l/kg
Por lo tanto:
=5
6
4,7
5+
1
6
891
850 = , = %
Factor de roca: Para una piedra V comprendida entre 1,41,5 m, el factor de roca se
calcula como (Langefors & Khilstrm, 1987):
= 0,05 +
DISEO DE VOLADURA
Donde la constante de roca c puede estimarse en un principio, y sin necesidad de
pruebas, en 0,40 kg/cm3. Segn esto, = 0,45kg/cm3.
Piedra mxima terica: Para el clculo se hace uso de la teora de Langefors, que se
resume en la siguiente ecuacin para una piedra V comprendida entre 1,41,5 m y una
altura de carga en fondo igual a 1,3 veces la piedra V (cargas alargadas, E/V=1,3):
=[]
33
[
3 ]
Donde:
V = Piedra terica (m)
d = dimetro del barreno = 89 mm
P = grado de retacado = 0,94 g/cm3
s = potencia relativa de la carga de fondo = 0,96
f = factor de fijacin en el fondo = 0,90
= factor de roca = 0,45 kg/cm3
E = espaciamiento (m)
Entonces:
=89
33
0,94 0,96
0,85 0,45 1,3 = ,
Una primera comprobacin que confirma el clculo es que para rocas normales la piedra
V est comprendida entre 35 y 45 veces el dimetro de perforacin d intervalo
correspondiente a 3,124,10 metros.
Piedra prctica: Debido a los errores que se puedan cometer en la perforacin, la piedra
prctica Vp se calcula mediante la ecuacin:
=
Donde:
Ee = error de emboquille = 0,05 m
Ea = error de alineacin
DISEO DE VOLADURA
= = 0,03 [10 (12 + (1 2 )
2)
0,5
] = 0,36
Por lo tanto:
= 3,63 0,05 0,36 = ,
Una comprobacin que verifica el resultado es que para rocas comunes la piedra
prctica est comprendida entre 30 y 40 veces el dimetro de perforacin d intervalo
correspondiente a 2,673,56 metros.
6. Parmetros geomtricos de la voladura
Piedra terica:
= 3,63
Espaciamiento terico.
= 1,3 = 1,3 3,63 = 4,72
Sobreperforacin:
= 0,3 = 0,3 3,63 = 1,09
Retacado:
= 0,8 = 0,8 3,63 = 2,90
DISEO DE VOLADURA
Longitud de carga en fondo:
= 1,3 = 1,3 3,63 = 4,72
Longitud de carga en columna:
= = 11,18 2,90 3,63 = 4,65
Altura de la carga:
= + 0,3 = 11,18 + 0,3 3,63 = 12,27
Piedra prctica:
= 3,22
Espaciamiento prctico:
= 1,3 = 1,3 3,22 = 4,19
Volumen de roca arrancado por cada barreno:
= = 3,22 4,19 11,18 = 150,843
7. Carga del explosivo y consumos especficos
Densidad lineal de la carga en fondo:
=
2
4= 940 [
3]
(0,089[])2
4 = ,
Carga en fondo:
= = 4,72 5,84 = ,
Densidad lineal de la carga de columna:
=
2
4= 800 [
3]
(0,089[])2
4 = ,
Carga en columna:
= = 4,65 4,98 = ,
DISEO DE VOLADURA
Carga total:
= + = 27,56 + 23,16 = ,
Consumo especfico:
. . =
=
50,72
150,84 . . = ,
Perforacin especfica:
. . =
=
11,18
150,84 . . = ,
Nmero de cartuchos en fondo:
El peso de cada cartucho se obtiene del catlogo del fabricante, que es de 2778g, y el
nmero de cartucho se calcula como sigue:
=
=
27,56
2,778= 9,92
Lo que equivale a 27,78 kg de Goma por cada barreno. Con esta eleccin la longitud de
la carga en fondo es de 5 metros, 28 centmetros superior a la terica, por lo que se
reducir esa distancia a la carga de columna.
La cantidad de ANFO con la que se deja de cargar el barreno debido a esto es 1,40 kg.
8. Esquema de la voladura
El esquema dispuesto es al tresbolillo con tringulos equilteros, pues es el que
proporciona la mejor distribucin de la energa del explosivo en la roca y permite
obtener una mayor flexibilidad en el diseo de la secuencia de encendido y direccin de
salida (IGME, 1987).
Para ello se calculan la piedra Vt y el espaciamiento Et en tresbolillo de la siguiente
manera:
=1
2 tan 60
=
Resolviendo el sistema se tienen las nuevas dimensiones, resultando una piedra Vt de
3,42 metros y un espaciamiento Et de 3,95 metros.
DISEO DE VOLADURA
El largo que se ha determinado para cada banco es de 50 metros, por lo que el nmero
de barrenos para la primera fila, con el espaciamiento de tresbolillo Et, resultan 12
barrenos. Considerando 4 filas para cada voladura, se consideran 46 barrenos.
Por lo tanto, la carga total de la voladura es de:
46 [] 50,72 [
] = 2333,12
Con objeto de minimizar los riesgos inherentes a la propia voladura y anular los externos,
propios del sistema elctrico, el sistema de iniciacin se har con detonadores no
elctricos (PRIMADET). El microretardo del detonador en el fondo ser de 500 ms (N20)
y el de superficie ser de 17 ms para barrenos de la misma fila y 42 ms para la unin con
la inmediatamente posterior.
1. Introduccin2. Propiedades de los explosivos3. Dimetro de perforacin4. Factor de fijacin en el fondo5. Potencia relativa6. Parmetros geomtricos de la voladura7. Carga del explosivo y consumos especficos8. Esquema de la voladura
Recommended