Clases Perforacion y Tronadura Actualizado

CURSO DE PERFORACION Y TRONADURA

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PROFESOR: DANIEL ARIAS VIGORENA [email protected]

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I UNIDAD:PERFORACION

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OBJETIVOS• Transmitir conocimientos que

permitan a los alumnos manejarconceptos y criterios para el diseño yestimación de costos en laperforación de rocas, y el diseño dela tronadura, que permitan unacorrecta planificación y control de laoperación en una mina, bajoconsideración de aspectos deseguridad del personal que labora,como de la administración de laslabores de desarrollo de una mina.

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TOPICOS CURSO

• Inducción e Introducción a los métodos de perforaciónde rocas

• Campos de aplicación de los distintos métodos.

• Tipos de Perforación: Perforación rotopercutiva ;Perforación con martillo en el fondo (DTH); Perforacióncon martillo en cabeza; Perforación con triconos.

• Métodos de perforación; Túneles, Chimeneas y rampas.

• Planificación de la operación de perforación – Factorescríticos; Criterios de diseño.

• Estimación de costos de perforación – Costos capitalesy operacionales.

• Fuentes de energía del explosivo.

• Mecanismos de fragmentación de la roca - Uso de laenergía en la fragmentación de la roca; Análisis dedistintas teorías.

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TOPICOS CURSO

• Explosivos y dispositivos de retardo

• Características de desempeño; Explosivos comerciales; Iniciadores y dispositivos de retardo.

• Diseño de tronaduras:– Minería a cielo abierto; – Minería subterránea.

• Tronadura controlada en minería

• Normas de vibración y daño en tronaduras - Análisis del concepto campo lejano y cercano; Descripción de distintos criterios de daño en minería y obras civiles;

• Aplicación del análisis de vibraciones y criterio de daño.– Planificación de la operación de tronadura –

Factores críticos de planificación.– Estimación de costos de tronadura – Costos

capitales y operacionales.– Innovación y tecnología en la operación

(Perforación y Tronadura).

• Estudio de casos reales (Perforación y Tronadura).

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BIBLIOGRAFIA General:

• López Jimeno C.: Manual de Perforación y Voladura de Rocas - 1995.

• Sernageomin: Reglamento de Seguridad Minera.

Complementaria:

• C.K. Mc Kenzie: State of the Art on Blasting Techniques. 1995.

• CALVIN Konya: Surface Blast Design. 1990.

• TAMROCK: Surface Drilling and Blasting. 1988.

• TAMROCK: Handbook of Underground Drilling. 1988.

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¿Qué es la perforación y tronadura? En el ámbito Técnico:

• La transformación del recurso (roca/mineral) - (se Fragmenta)

En el ámbito Productivo:• La primera operación en el ciclo productivo

de una mina

Como Proceso la Perforación:• Cavidad donde serán alojadas las cargas

explosivas y accesorios de iniciación

Como Proceso la Tronadura• La liberación de energía mediante una

reacción química (explosivos) que permitefragmentar la roca y desplazarla

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¿Por qué se hace la Perforación y la Tronadura?

• Necesidad de hacer la primera separación del Mineral (desagregarlo)

• Necesidad de Cargarlo y Transportarlo en contenedores móviles en forma adecuada

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Teoría General de la Perforación

En general podemos considerar laperforación de rocas como una combinaciónde las siguientes acciones:

• Percusión: Impactos producidos por losgolpes del pistón originan ondas de choqueque se transmiten a la broca a través delvarillaje.

• Rotación: Con este movimiento se hacegirar la broca para que los impactos seproduzcan sobre la roca en distintasposiciones.

• Empuje: Para mantener en contacto labroca con la roca.

• Barrido: Fluido de barrido que permiteextraer el detrito del fondo de laperforación

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¿Por qué es importante la Perforación?

• La perforación es la primera operación en lapreparación de una voladura.

• Su propósito es abrir en la roca o mineralhuecos cilíndricos llamados taladros, queestán destinados a alojar o colocar explosivoy sus accesorios de iniciación en su interior.

• Esta perforación se realiza empleandobarrenos, que pueden ser accionados por lamano del hombre, cuando la perforación serealiza mediante pulso (comba y barreno),por una perforadora (martillo) que puedeser accionado por energía eléctrica(perforadoras Eléctricas) o por AireComprimido (Neumática) producido porequipos llamados Compresores.

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Componentes Principales de un Sistema de Perforación

• Perforadora, fuente de energía mecánica.

• Varillaje, medio de transmisión de dicha energía.

• Broca o bit, útil que ejerce sobre la roca laenergía.

• Barrido, efectúa la limpieza y evacuación deldetrito producido.

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Perforación Neumática La perforación Neumática se realizamediante el empleo de una perforadoraconvencional, usando como energía elaire comprimido, para realizar huecosde diámetro pequeño con los barrenosintegrales que poseen una punta debisel (cincel); que se encarga de triturarla roca al interior del taladro en cadagolpe que la perforadora da al barreno ymediante el giro automático hace que laroca sea rota en un circulo quecorresponde a su diámetro;produciéndose así un taladro.

La expulsión del material roto delinterior del taladro se hace mediante elbarrido que lo da el aire comprimido yagua, para dejar libre del taladro, paraesto sé sopletea durante la perforación.

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Perforación Eléctrica • La perforación Eléctrica se realizaempleando energía eléctrica, que ungenerador lo provee y para ello seemplea una perforadora con un barrenohelicoidal, que puede realizar taladrosde hasta 90 cm de longitud, siendo elproblema principal el sostenimiento dela perforadora para mantenerla fija enla posición de la perforación.

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Perforación Manual • La perforación Manual se realiza mediante el empleo de un barreno usado (barreno chupado), con la finalidad de facilitar su extracción y rotación.

• El barreno es sostenido por el ayudante, mientras que el otro golpea con una comba, luego se hace girar un cierto Angulo para proseguir con el proceso de perforación.

• Este proceso también lo realiza una sola persona, dentro de la minería artesanal.

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Tipos de Perforadoras Convencionales Neumáticas

a) Jack Leg.

• Perforadora con barra de avance que puedeser usada para realizar taladros horizontalese inclinados.

• Se usa mayormente para la construcción degalerías, subniveles y Rampas.

• Se utiliza una barra de avance para sostenerla perforadora y proporcionar comodidad demanipulación al perforista.

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b) Jack Hammer.

Perforadoras usadas para la construcción depiques, realizando la perforación vertical oinclinada hacia abajo; el avance se damediante el peso propio de la perforadora.

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c) Stoper

• Perforadora que se emplea para laconstrucción de chimeneas y tajeado enlabores de explotación (perforación verticalhacia arriba).

• Esta constituido por un equipo perforadoradosado a la barra de avance que hace unaunidad sólida y compacta.

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Perforadoras Mecanizadas

• Perforación mecanizada

Los equipos de perforación van montadossobre unas estructuras (orugas), donde eloperador controla en forma cómoda todoslos parámetros de perforación.

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Perforaciones Según el Tipo de Trabajo

• Perforación de banqueo: Perforacionesverticales o inclinadas utilizadaspreferentemente en proyectos a cieloabierto y minería subterránea (L.B.H).

• Perforación de avance de galerías ytúneles: Perforaciones preferentementehorizontales llevadas a cabo en formamanual o en forma mecanizada (jumbos).

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• Perforación de producción: Términoutilizado en las explotaciones mineras atrabajos de extracción de mineral (estéril).Los equipos y métodos varían según elsistema de explotación.

• Perforación de chimeneas: Laboresverticales muy utilizadas en mineríasubterránea y obras civiles. Se utilizanmétodos de perforación especiales, entrelos cuales destacan el método Raise Boringy la jaula trepadora Alimak.

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• Perforación con recubrimiento: Utilizado enmateriales poco consolidados, enperforación de pozos de captación de aguasy perforaciones submarinas.

• Sostenimiento de rocas: Utilizado para lacolocación de pernos de anclaje en laboressubterráneas principalmente.

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Perforaciones según el Método Mecánico de Acción

• Rotopercutivos: Muy utilizados en laboressubterráneas y trabajos menores en mineríaa cielo abierto (precorte), tanto si el martillose sitúa en cabeza como en el fondo delbarreno.

• Rotativos: Se subdividen en dos grupos,según la penetración se realice portrituración (triconos) o por corte (brocasespeciales). El primer sistema se aplica enrocas de dureza media a alta y el segundoen rocas blandas.

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• Perforadoras con martillo en fondo (D.T.H):Los martillos que poseen estos equiposfueron desarrollados por Stenuick en 1951, ydesde entonces se han venido utilizandotanto en minas a cielo abierto como enminas subterráneas asociadas al uso demétodos de explotación de tiros largos(L.B.H.) y V.C.R.

• Actualmente, en el caso de obras desuperficie, este método de perforación estáindicado para rocas duras y diámetrossuperiores a los 150 mm.

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• Equipo de sondaje tipo WagonDrill

• El Wagon-Drill hidráulico es una unidad deperforación montada sobre una estructuramóvil equipada de ruedas u orugas en gomapara su utilización sobre áreas de trabajohorizontales.

• El Wagon-Drill hidráulico está predispuestopara la utilización de martillo de fondo de 2"a 5" y está equipado de una caja de mandoshidráulicos, accionada por un motoreléctrico o de explosión. Sobre el carro,equipado de avance de cilindro hidráulico,está alojada la cabeza de rotación hidráulicaque desarrolla un par hasta los 2950 Nm(300 kgm.) a 20 revoluciones /min.

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Accesorios para la Perforación

• a. Barrenas integrales: es el conjuntode barras que unen la fuente de energíamecánica (pistón) con la roca medianteel bit.

• Las barras integrales están constituidaspor un culatín que está en contactodirecto con el pistón de la perforadora yuna barra que va unida a la broca o bit,que es el elemento que está en contactocon la roca. Este dispositivo es el queejerce el mecanismo de fractura yavance sobre el macizo rocoso

• Barreno (juego) 3 pies (patero), 5 pies(seguidor).

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• b. Saca barrenos.- construido de un barreno roto, que encaja perfectamente en el hexagonal del barreno, para hacer la función de una llave, a fin de mover el barreno plantado.

• c. Cucharilla.- Sirve para limpiar del taladro las partículas de roca o mineral, que se encuentran dentro.

• d. Atacador de madera o coligüe.- Sirve para cebar el taladro y aumentar la densidad del explosivo.

• e. Botella de aceite (para la lubricadora de la perforadora).

• f. Llave Stilson

• g. Tanque de agua o Botella de Perforación, sirve para realizar el barrido del taladro, así como el enfriamiento del barreno y evitar el polvo durante la perforación.

• h. Mangueras para agua y Aire (1/2” y 3/4”)

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i. Trépanos Tríconos de Perforación:• Rosca cónica para mejor fijación al portamechas.

• Tienen boquillas o jets para el fluido deperforación.

• Diferente forma y diseño del cono según laformación a perforar.

• Acero aleado; o con insertos de Carburo deTungsteno

• Perforación por percusión:Trépano con forma decincel sometido a movimientos ascendentes ydescendentes

• Perforación por rotación: Rotación del trépanopor medio de una columna de tubos

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Brocas o bits

Broca de botonesBroca de plaqueta

Broca tricónica

Hechas de carburo de tungsteno y acero

Barras de perforación

• Permiten transmitir las fuerzas de rotación y empuje, además del agua y/o aire durante la perforación.

• Son de acero o aluminio.• Sus diámetros fluctúan entre 70mm a 140mm

de diámetro.

Desarrollo de la Perforación en Minería

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TBM

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RESUMEN

• Porqué se perfora?

Confinamiento al explosivo

Salida (botada) a la energía del explosivo

• Una vez que se perfora, se coloca el explosivo(s) y se hace la tronadura a través de una secuencia.

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PERFORACIÓN HIDRAULICA JUMBOS - SIMBA

PERFORACIÓN HIDRAULICA JUMBOS - SIMBA

• Se realiza mediante el empleo de equipos altamentesofisticados, robotizados, de gran capacidad de avance yperformance.

• Utiliza la energía hidráulica para la trasmisión, control defuerzas y movimientos en la perforación. Además, cuentacon un tablero de control computarizado, equipado con unsoftware de perforación donde se grafica el trazo deperforación requerido. La gran ventaja de estos equipos essu gran precisión y paralelismo en la perforación. Por sugran rendimiento, es requerido por la gran minería.

PERFORACIÓN HIDRAULICA

Jumbo hidráulico de unbrazo de perforación,para secciones de hasta29 m2, para una alturade perforación de hasta5.0 m., que puedenalcanzar profundidadesde 30 m.

PERFORACIÓN HIDRAULICA

Jumbo hidráulico de 3brazos de perforación yun brazo multifuncional,para secciones de hasta153 m2, para altura deperforación de hasta7.0 m., que puedenalcanzar profundidadesde 30 m.

PERFORACION ROTOPERCUTIVAPerforadoras DTH (Down The Hole)

Down-the-hole: Perforación con martillo en el fondo.

•Su principal característica es que la broca, que impacta en la roca, tiene un movimiento ROTO-PERCUTOR, en el martillo de fondo.

• Los sondeos de percusión-rotación son realizados con un “martillo de fondo” accionadoneumáticamente, al que se le imprime un movimiento vertical y rotacional.

• La perforación es rotopercutiva, gira y percute directamente sobre el bit o la broca.

• El martillo se rosca a una barra movida y empujada por la sonda.

• A través de la barra se introduce el aire comprimido ingresando al interior del martillo el cualhace que el pistón adquiera un movimiento de vaivén, golpeando sobre el bit, quien a su vezpercute sobre la roca, triturandola.

• El aire que pasa a través del bit barre el fondo del pozo, sacando el detritus al exterior.

Funcionamiento

El martillo es accionado de

manera neumática,

O sea, con aire comprimido

suministrado por

El compresor

Clasificación equipos rotopercutivos Down the hole

(D.T.H.)

• Neumáticas: El martilloes accionado por aire apresión otorgado porun compresor.

• Hidráulicas: Consta delos mismos elementosque la clásicaneumática, pero estautiliza un motor queactúa sobre un grupode bombas quesuministran un caudalde aceite que accionalas componentes derotación y movimientoalternativo del pistón. Perforadora hidráulicaPerforadora neumática.

Características medias de la perforadora Neumática

• Ventajas: Gran simplicidad, fiabilidad y bajomantenimiento, facilidad de reparación, bajosprecios de adquisición y acceso de trabajo a lugaresdifíciles.

• Limitaciones: longitudes de perforación limitadas(entre 3 y 15 mm), alto consumo de airecomprimido.

Ventajas:Menor consumo de energía, menor costo deaccesorios de perforación, mayor capacidad de perforación,mejores condiciones ambientales, mayor facilidad para laautomatización.

Limitaciones : Mayor inversión inicial, Reparaciones máscomplejas y costosas que en las perforadoras neumáticas,requiriéndose una mejor organización y formación depersonal de mantenimiento.

Características medias de la perforadora Hidráulica

CONSIDERACIONES

• Económicas: La hidráulica tiene en general menorcosto/metro que la neumática.

• Operacionales: La hidráulica tiene mayor rendimiento y sepuede automatizar mejor que la neumática.

• Seguridad-Ambientales: La hidráulica es más segura ya queen general se puede operar a distancia y con comandos,emite menos ruidos.

• Inversión y mantención: La hidráulica es más costosa y demantención más compleja.

Componentes Principales1. Compresor

2. Motor diesel

3. Armario eléctrico

4. Cabina

5. Panel de mandos para perforación

6. Brazo

7. Dispositivo de avance

8. Sistema de manejo de tubos.

9. Mesa quebrantadora

10. Guía de tubos

11. Bastidores de oruga

12. Bombas hidráulicas

13. Captador de polvo

14. Radiador

15. Compresor y radiador de aceite hidráulico.

Atlas Copco: ROC L6(25) / L6(30) / L8(25) / L8(30)

Componentes Principales

Movimiento roto-percutor en la broca

Salida del Detritus y Barrido

Martillo de Fondo

Pistón

Bit - Broca

Distribuidor de Aire

Camisa

Características principales del martillo de fondo

• Suele ser carburo de tungsteno.

• Permiten diámetros de hasta 20 cm, y pueden penetrarhasta unos 200 m.

• Dependiendo del tipo de roca, se pueden perforar hastaunos 100-150 m en unas 8 horas.

Accesorios de perforación

• Martillo en fondo de 3” a 8” de diámetro.

• Brocas de perforación para martillos enfondo.

• Tubos o barras de perforación.

Velocidad de perforación

• Mide el rendimiento de las perforadoras.• Indica los metros perforados durante un tiempo determinado• [metros/minutos] o [metros/horas].

VP Velocidad de penetración

Li Largo del inserto en milímetros

1.4 Constante

RPM RPM de perforación

1000 Constante

• Las velocidades de rotación, según el tipo de roca son:

Velocidad de rotación de la broca

Tipo de roca Velocidad de rotación(rev/min)

Muy blanda 40-60

Blanda 30-50

Media 20-40

Dura 10-30

Campo de aplicación

• Minería subterránea.

• Minería a tajo abierto.

Ventajas principales de la perforación rotopercutiva de martillo de fondo

• Aplicable a todos los tipos de roca, desde blandas a duras.

• Amplia gama de diámetros de perforación.

• Los equipos son versátiles, ya que se adaptan bien a diversos trabajos y tienen una gran movilidad.

• Necesitan de un solo hombre para su manejo y operación.

Conclusiones

• Menores costos en perforación de taladros.• Económicamente las DTH hidráulicas tienen menor costo

por metro de perforación que las neumáticas.• Operacionalmente las DTH hidráulicas tienen mayor

rendimiento y se pueden automatizar mejor que laneumática.

• Las DTH hidráulicas son mas seguras que las neumáticas,ya que algunas se pueden operar a distancia y concomandos, y emiten menos ruido mejorando el ambientede trabajo.

• Estos aspectos implican que la inversión y mantención lasDTH hidráulicas sea mas costosa y de mantención mascompleja, pero realizan un trabajo mas óptimo.

Raise Borer

Introducción

La necesidad de ir incorporandotécnicas de excavación de chimeneasmas seguras y de mayor productividadha privilegiado, en los últimos años, ennuestro país la utilización de latecnología Raise Borer en lasprincipales mineras de nuestro país.

La tecnología Raise Borer llega a Chileen los años 70 con la incorporación deun equipo en la mina El Salvador elcual excava diversas chimeneas paraesa división de Codelco y prestaservicios esporádicos a faenas minerasde Copiapó.

Método Raise Borer

El método raise borer consiste principalmente en la utilizaciónde una maquina electrohidráulica en la cual la rotación se logra através de un motor eléctrico y el empuje del equipo se realiza através de bombas hidráulicas que accionan cilindros hidráulicos.

Básicamente la operación consiste en perforar descendiendo un tiropiloto desde una superficie superior donde se instala el equipo hasta unnivel inferior.

Posteriormente se conecta en el nivel inferior el escariador el cual actúaen ascenso, escavando por corte y cizalle la chimenea al diámetrodeseado.

Este método es aplicable para excavaciones en el interior de la minaentre dos galerías o desde la superficie a una galería ubicada en elinterior de la mina.

Perforación Tiro Piloto

Realizada en formadescendente, vertical oinclinada, utilizando comoherramienta de corte untricono de rodamientosellados.

El avance de la perforaciónse logra agregando barras ala columna de perforación,la cual se estabiliza conbarras estabilizadoras depiloto.

Escariado o ensanchamiento del tiro piloto:

Una vez perforado el tiro piloto y después de retirado el tricono, seprocede a instalar el cabezal o escariador provisto con conectores, en lagalería ubicada al interior de la mina, donde finalizo la perforaciónpiloto.

El escariador avanza en ascenso, excavando la roca por corte y cizalle,al diámetro final de la chimenea.

Normalmente la precisión de empuje en la etapa de escariado es deunas 5 veces mayor ala etapa de perforación piloto.

RETIRO DEL ESCARIADOR:

Bajar la columna de barras, desconectar y retirar el escariadorpor el fondo de la chimenea, a través de la galería inferior. En estecaso será necesario dejar un puente de roca no excavado en laparte superior de 2 a 3 metros dependiendo del diámetro final dela excavación y la calidad geotécnica de la roca excavada.

Excavar la chimenea completa retirando el escariador por laparte superior de la excavación. Normalmente es posible utilizaresta alternativa cuando el inicio de la chimenea esta en lasuperficie. Para realizar esta operación se requiere montar elequipo raise borer en vigas metálicas que atraviesen la excavacióncircular abierta en superficie, sostener el escariador desconectadode la columna mediante una grúa, retiro del equipo para finalizarcon el retiro del escariador.

RELACIÓN ENTRE EL DIÁMETRO DE PERFORACIÓN PILOTO Y DIÁMETRO DE

ESCARIADO

Existirá una relación entre los diámetros que será determinada para la elección del material de perforación en la excavación.

Diámetro de chimenea (m.)

Diámetro perforación piloto (plg.)

1,501,802,102,502,703,003,504,004,505,006,00

12 ¼12 ¼12 ¼12 ¼13 ¾13 ¾13 ¾15151515

DESCRIPCIÓN DE UN EQUIPORAISE BORER

Motor eléctrico: tiene como misión dar la rotación a la columna deperforación en las 2 etapas. En la perforación piloto la columna rotaa una velocidad de 30 RPM y en la etapa de escariado a 8 RPM.

Conjunto de reductores: conjunto de 3 o 4 transmisores en base aengranajes y piñones planetarios que reducen las velocidades derotación a los valores señalados anteriormente según la operaciónque se este realizando.

Sistema de empuje electrohidráulico: conjunto de bombashidráulicas y electroválvulas de alta presión, alrededor de 3000 PSIque entrega la presión de trabajo a los cilindros hidráulicos para elempuje en las 2 etapas de la operación.

Rangos de presión: perforación piloto 0 a 3 mega pascales.

escariado 4 a 20 mega pascales.


Sistema de sujeción de la columna de barras: corresponde acomponentes mecánicos, que tiene como misión sujetar lacolumna en las 2 etapas de la operación, transmitiendo la energíade empuje y rotación a las herramientas de corte.

Base y cuerpo principal del equipo: componentes fabricados enfierro fundido donde se montan los elementos anteriormenteseñalados. El conjunto completo es montado en la base deconcreto.

Conjunto eléctrico: sistema de componentes eléctricoscompuestos por transformadores, sistemas de partidas suaves“soft starter” limitador de torque y sistemas de seguridad queresguardan la rotura o daño de la columna extendida ensituaciones de partidas o detenciones de rotación en cualquierasde las etapas.


• columna de perforación: formada básicamente por barras,estabilizadores de piloto y de escariado, croos over, stem bar ybarra de partida.

• escariador o cabezal: estructura metaliza asimétrica donde vanubicado los cortadores que dan el área de corte final deexcavación. Normalmente construidos en acero especial,conectada a la barra stem, trabaja por empuje y rotación en formaascendente, contra el macizo rocoso provocando su ruptura porcorte cizalle.

Estación de Trabajo

La estación de trabajo podráestar ubicada en superficie ointerior de la mina.

Para estaciones ensuperficie se requiere unaplataforma de unos 100 m2 desuperficie donde se ubicara lalosa de concreto donde seanclara el equipo raise borer.

Rendimientos de Excavación

El rendimiento de excavación dechimeneas con equipos RaiseBorer es variable y dependeráfundamentalmente de la calidadgeomecánica de la roca, laprofundidad de la chimenea ypor supuesto del diámetro finalde excavación.

Aplicaciones del método

Chimeneas de ventilación.

Chimeneas de traspaso de mineral.

Chimeneas de cara libre.

Chimeneas de servicio.

BONDADES DEL MÉTODO

• Método altamente seguro para el personal, ya que todo elcomando de la excavación se realiza a través de un panel decontrol fuera de la línea de caída del material.

• El personal no esta en contacto con el frente a excavar.

• No hay riesgos por el uso de explosivos.

• Método no contaminante por gases de explosivos por lo que nose requiere grande volúmenes de aire fresco en el área de trabajo.

• Gran autonomía. Se puede escavar chimeneas de grandeslongitudes.

VERTICAL CRATER RETREAT (VCR)

• VERTICAL CRATER RETREAT (VCR) es unmétodo de minado que se basa en lateoría de los cráters y consiste, enproducir el arranque del materialmediante cargas esféricas. Estas cargasdeben ubicarse en taladros verticales oinclinados a una distancia adecuada dela cara libre.

• El arranque se consigue detonando laparte inferior de los taladrosaprovechando las características defracturamiento de las cargas esféricas yavanzando hacia arriba en etapassucesivas.

VERTICAL CRATER RETREAT (VCR)

Nivel inferior

Nivel perforación

Perforación

• Las mallas de perforación utilizancomúnmente diámetros deperforación entre 4” y 6½ ”.

• Para ejecutar estos taladros largos senecesita un equipo de perforaciónpotente que utilice un sistema DownThe Hole (DTH).

• Para obtener una adecuadautilización, se le agrega un compresorde alta presión (Booster), que eleva lapresión de la red de 90 p.s.i. a 240p.s.i.

PROCEDIMIENTO DE TRABAJO

Comprende la siguiente secuencia de carguío.

• Medida inicial de los taladros.

• Tapar / sellar el fondo de los taladros.

• Cebado y carguío de los taladros.

• Medida de altura de la carga.

• Sellado superior.

• Conexión al tren de encendido en el nivel superior.

Voladura

CHIMENEA OBTENIDA USANDO EL MÉTODO V. C. R.

• Seguridad del método V.C.R.El personal trabaja en todo momento fuera de la chimenea,con las ventajas que ello involucra. No se trabaja en ambientetóxico, por acumulación de gases producto de la voladura.

• Longitud del desarrollo con el método V.C.R.La longitud máxima que se puede alcanzar esta dentro de loslimites mas o menos de 50 metros a 70 metros. Esta longitudestará limitada por la desviación de los taladros, que debenestar en un rango no superior a 1 % de longitud, las seccionesmás utilizadas van desde 2 x 2 metros hasta un diámetromáximo de 5 metros, aunque este limite puede ser mayor.

ANÁLISIS DE LAS VARIABLES DEL MÉTODO VCR

EXPLOSIVOS

• La elección de un explosivo dependerá de la resistencia alagua, velocidad de detonación, energía, densidad,posibilidad de ocupar completamente la sección transversaldel taladro y costos.

PRUEBAS DE LOS CRATERS• Profundidad de los taladros debería estar dentro del

intervalo de 0,6 – 3,1 metros esto se hace sobre la base delsupuesto que contenga las profundidades críticas y óptimas.

NUMERO DE TALADROS• De acuerdo a experiencias similares realizadas en múltiples

minas extranjeras, se ha llegado a determinar que el númeroadecuado debería estar entre 5-15 taladros para una buenadeterminación de la curva del cráter.

• Para determinar el diámetro de los taladros y la cantidad deexplosivos existen fórmulas que lo determinan.

• Capacitación al personal, en los ámbitos de seguridad y operatoriade la maquinaria.

• Identificar el nivel de riesgo para cada una de las actividades en laejecución de chimeneas usando el método VCR

• El personal a cargo de la implementación debe tener una ampliacapacidad de análisis.

• Asesoramiento en el terreno por personal especializado en el usode este método de explotación.

• Evaluar el estado de la chimenea y las labores cercanas quepudieran ser dañados producto de los disparos

SEGURIDAD EN LA CONSTRUCCIÒN DE CHIMENEASUSANDO VCR

• Requiere de una cámara de perforación en el nivel superior, condimensiones de acuerdo al quipo a utilizar y un nivel de llegadapara los taladros. Por otra parte requiere de obrerosespecializados para el manejo del equipo perforador y operación.

• El sostenimiento a usar en este método dependerá del uso que sele destine la chimenea, ya sea, si la chimenea será utilizada para eltraslado de personal, debido a que las altas cargas utilizadas dejanlas cajas en mal estado con tendencia al planchoneos.

INFRAESTRUCTURA Y SOSTENIMIENTO

DISPOSICION DE LA CARGA DENTRO DE UN

TALADRO

Ventajas del Método VCR• Se puede usar para chimeneas de pequeña o gran longitud y con

cualquier inclinación• Las secciones de las chimeneas se pueden conseguir cambiando la

plataforma logrando secciones de 3 a 30 m2.• Se puede cambiar dirección e inclinación de la chimenea (usando

carriles curvos)• Menor inversión en comparación al método Raise Boring• Preparación inicial del área de trabajo: reducida.

Inconvenientes del Método VCR• Ambiente de trabajo: mala calidad, contaminado.• Gran rugosidad de paredes ( inconveniente en chimenea de ventilación

y es una ventaja en piques)• El estado de la marina (macizo remanente) es peor que el del método

Raise Boring

MUSTANG A-32 DTH

• Es importante el control topográfico de precisión y oportuno, los puntos deinicio y de llegada de los taladros deben ser previamente compasados por mediode una poligonal cerrada.

• Cada taladro debe ser levantado inmediatamente para determinar sudesviación, si la desviación esta fuera del rango aceptable se deberán realizartaladros adicionales, se descartaran los taladros desviados.

• Una ves completada las perforaciones de acuerdo a la malla diseñada se deberárealizar secciones transversales cada 0,5m a partir del punto de inicio, de estaforma se determinaran los taladros a ser cargados para la voladura.

• Se deberá realizar una evaluación geo mecánica del lugar propuesto para laejecución de chimeneas usando el método VCR, con la finalidad de determinarla distancia de separación de dicha chimenea hacia las labores de minimizar eldaño por efectos de voladura de crateres.

Recomendaciones

• El método VCR es más seguro que otro debido a que el personal trabajara fuera dela chimenea no estando expuesto a los gases y o caída de roca por defecto de lavoladura.

• Si la relación (L/D) es menor o igual a 6 es a 1 en una carga cilíndrica, el efecto esigual a una carga esférica.

• Las pruebas de los cráters se deben realizar sobre el mismo tipo de roca y con elmismo tipo de explosivo que se piense emplear en las voladuras de las chimeneas

• - Se pueden realizar pruebas de cráters con diámetros de perforación diferentes alque se emplearan para las chimeneas usando el método VCR, por consiguiente sepueden realizar las perforaciones con perforadoras convencionales.

• La desviación del taladro es aceptable dentro de ciertos rangos que no debensuperar 5 veces el diámetro, esto indica claramente que el mayor diámetro sehace menos crítica la exactitud en la perforación.

• El costo por metro lineal de las chimeneas usando el método VCR es un 10-15 %menor que las chimeneas convencionales, considerando en avance de 1,5m porguardia para cada método, con el método VCR se puede alcanzar hasta 3m deavance por guardia.

• Teniendo un tiempo total de perforación de 46 horas y 230 min. Por voladura conun avance de 1,5m/disparo, realizando tres disparos por día, la chimenea de 64mse concluye en 20 días.

Conclusión

Tunnel Boring Machine(T.B.M)

Máquina Perforadora capaz de excavar túneles de sección completa y a

su vez que permite la instalación de algún sistema de fortificación

según la competencia de macizo rocoso.

T.B.M. (Tunnel Boring Machine)

Componentes T.B.M

• Sin escudos.

• Sujeción contra las paredes laterales.

• Utilizan discos cortadores.

• Fortificación: Hormigón proyectado,

arcos metálicos

Tipos de T.B.M.T.B.M para roca dura

T.B.M para material blando

• Con escudos.

• Sujeción contra la fortificación.

• Utilizan cortadores picas, dientes.

• Fortificación: Arcos de hormigón pre

ensamblados.

Operación

TBM en La Minería Chilena

Túnel Acueducto Río Blanco, El Teniente

Túnel Acueducto Río Blanco, El Teniente

• Tunel de 4,6 m de diámetro y 11 km delargo.

• Fue ejecutado por un consorcio lideradopor Spie Batignolles.

• Se utilizo una TBM abierta delfabricante alemán Wirth modelo TBS III458/480H

• Cabezal de corte tenia 43 cortadores de16 pulgadas de diámetro, con dosgrupos de mordazas.

• Promedio de avance fue de 285 m/mes.• Inicio enero de 1991 y finalizo

noviembre de 1993 + sostenimiento1996.

¿Que se puede aprender de este túnel?

1. Promedio de 285 m/mes esta por encima de las tasas de avance obtenibles porperforación y tronadura. Las rocas duras y abrasivas (200 MPa) que existen en lasminas de la cordillera de los andes pueden ser excavadas exitosamente conT.B.M.

2. Incluso con las dificultades que se experimentaron en la construcción deeste túnel es posible disminuir costos con TBM. Resultado incierto si se hubieseutilizado el método tradicional

3. Posiblemente el uso de dovelas prefabricadas de hormigón o el revestimientode acero con pernos habría eliminado las dificultades post producción.

Túnel Sur, Los Bronces

SELI Doble Escudo UniversalCompacto DSU450

Túnel Sur, Los Bronces• Longitud total 8 km.• Portal de entrada, tramo inicial y

sala de montaje realizado medianteperforación y tronadura.

• Marinas de excavación llevadas a lasuperficie con correastransportadoras y el respaldologístico realizado por línea férrea.

• Riel instalado sobre dovelas de pisode hormigón pre fabricado.

• TBM diseñada para ser desmontadaa través del túnel terminado.

Túnel Sur, Los Bronces

Ventajas Generales del Uso de T.B.MLas razones que justifican el uso crecientede TBM alrededor del mundo incluyen:

• La excavación produce una mejorsuperficie terminada en las paredesdel túnel.

• No se requiere el uso de explosivos.

• Los túneles pueden ahora serperforados económicamente a travésde estratos muy duros.

• Respecto al costo de la construcción del túnel decrece entre más largo sea el Túnel

Riesgos en Tuneladoras T.B.M

Posibilidad de asientos del terreno que puedan suponer el colapso del túnel.

Posibilidad de presencia de agua, suponiendo problemas como derrumbes.

Bloqueo de la tuneladora en el terreno.

Posibilidad de Incendio, que se incrementa en túneles de gran longitud.

Perdida de terrenos que en ocasiones aparezcan chimeneas.

Imposibilidad de realizar tratamientos del terreno desde dentro del túnel.

Costos

Otros aspectos GeneralesLa inversión de capital en el equipamiento de la construcción de túneles será mas alta que para los túneles construidos mediante perforación y voladura.

Los costos de transporte de la TBM al sitio y su ensamblado deben sercuidadosamente evaluados.

Así como para los túneles mediante perforación y voladura, las pendientes son gobernadas por el equipamiento de apoyo de la TBM.

Los posibles cambios de dirección en el alineamiento del túnel deben sercompatibilizados con los requerimientos de la TBM y sus servicios.

Conclusiones

• La selección de la TBM a utilizar dependerá de la competencia del macizo

rocoso.

• El punto de intersección entre la solución con TBM y la perforación y

voladura depende en gran medida de las condiciones locales, geológicas,

geotécnicas y en términos de costos, especialmente en mano de obra y

personal de planta.

• Como regla general es que un túnel con una longitud mayor que 2,5 km

será menos costoso al ser ejecutado con TBM.

• Aunque en chile, que es uno de los países mineros mas importantes del

mundo y que esta dentro de los países que emplean un alto nivel de

tecnología minera, la utilización de TBM es escasa comparada a los países

vecinos.

102

Túneles con TBM

103

II UNIDAD: EXPLOSIVOS

104



¿Qué es un Explosivo?

• Es un compuesto químico que tiene lacapacidad de llegar a experimentar unaReacción química muy rápida sin laparticipación de reactantes externos. Lainiciación de esta reacción puede efectuarsepor:

Impacto o Fricción

Calor (chispa o llama)

Onda de choque (presión)

• Los productos de esta reacción sonpredominantemente “gases”, los quesúbitamente al expandirse por las “altastemperaturas”, ejercen una gran presión ensus alrededores y pueden efectuar un“trabajo”.

105

Explosivos• Un explosivo es un material que puede

hacer explosión liberando grandescantidades de energía bajo la forma degases, calor, presión o radiación. Para lapreparación se utilizan sustancias especialesque se mezclan, como el abelite. Haymuchos tipos de explosivos según sucomposición química.

106

Clasificación de los Explosivos

Se dividen básicamente en:

• Explosivos de alto orden (p. ej. TNT); y

• Explosivos de bajo orden (p. ej. pólvora).

•Los explosivos de alto orden tienen unavelocidad de combustión elevada, de varios km/s,alcanzando velocidades de detonación y por esoson aptos para la demolición.

Los explosivos de bajo orden queman a unavelocidad de varios cientos de metros porsegundo, llegando incluso a velocidades de unpar de km/s, lo que se llama deflagración (losexplosivos de bajo orden no detonan). Sonutilizados para la propulsión y para los fuegosartificiales.

Se llama DDT (por su sigla en inglés,Deflagration-Detonation Transition) a losexplosivos que tienen un velocidad de quemadointermedia entre los dos tipos de explosivos.

107

Clasificación Según su Poder

Explosivos de alto orden

• trinitrotolueno o TNT

• RDX o Ciclonita (trinitrofenilmetilnitramina)

• PENT o Tetranitrato de pentaeritrita

• Nitrato de amonio

• ANFO

• Amonal

• Ácido pícrico o TNP (Trinitrofenol)

• Picrato amónico

• Tetranitrometano

• HMX (Ciclotetrametilentetranitramina)

• C-4

108

Clasificación Según su Poder

Explosivos de bajo orden – Pólvora negra

– Nitrocelulosa

– Cloratita

• Pólvora : es una sustancia explosiva utilizadaprincipalmente como propulsor deproyectiles en las armas de fuego y comopropulsor y con fines acústicos en los juegospirotécnicos. Está compuesta dedeterminadas proporciones de carbón,azufre y nitrato de potasio (salitre) (75%nitrato potásico, 15% carbón y 10% deazufre)

109

Clasificación Según su Poder • Nitrato de celulosa, nitrocelulosa o algodón

pólvora fue sintetizado por primera vez enel año 1845 por Schönbein. Es un sólidoparecido al algodón, o un líquido gelatinosoligeramente amarillo o incoloro con olor aéter. Se emplea en la elaboración deexplosivos, propulsores para cohetes,celuloide (base transparente para lasemulsiones de las películas fotográficas) ycomo materia prima en la elaboración depinturas, lacas, barnices, tintas, selladores yotros productos similares.Se sintetiza a base de algodón, nítrico ysulfúrico, los mismos utilizados en lanitroglicerina. De esta manera, formaprincipalmente nitrato de celulosa.

110

Clasificación Según su Poder • Cloratita : es un explosivo compuesto por

clorato potásico, azufre y azucar encomposición 80/10/10 y que, al igual que elANFO, necesita como detonante algún tipode dinamita.

Es posible que la adición de aluminioprovocara un aumento de su eficienciacomo en otros explosivos.

111

Clasificación General de Explosivos

EXPLOSIVOS

Mecánicos Químicos Nucleares

Altos Explosivos Agentes de Tronadura

Primarios Secundarios Permisibles No Permisibles

Iniciadores Basicos

- Dinamitas de seguridad - Pólvoras Repulsivas

Envasados A granel

- Dinamitas - Anfos Sanfos

- Gelatinas - Acuageles

- Pentolitas - Emulsiones

- Composicion B-C - Anfos Pesados

- Especiales

112

Historia del desarrollo de los Explosivos

• 1242: El fraile ingles Roger Bacon publica unaformula de pólvora negra.

• 1627: primera prueba documentada de uso depólvora negra para tronadura de roca, se realizo enminas de Hungría (minas reales de Schemnitz).

• 1635: John Bate, acerca de la pólvora decía: “la salpétrea es el alma, el azufre la vida y el carbón elcuerpo de ella”.

• 1846: El químico italiano Ascanio Sobrero, inventola trinitroglicerina dando a conocer su potenciaexplosiva.

• 1857: Lammot du Pont reemplaza el nitrato depotasio, por nitrato de sodio Chileno.

• 1875: Alfred Nobel disuelve nitrocelulosa ennitroglicerina, formando una masa gelatinosa, quees la antecesor de las dinamitas gelatinas. 113

Historia del desarrollo de los Explosivos

• 1917: Apogeo de la pólvora negra, a causa de su granconsumo durante la primera guerra mundial.

• 1947: Se comienzan a fabricar los Anfos.

• 1950: Apogeo de las dinamitas en USA., comienza adeclinar su uso debido a la aparición del ANFO y losacuageles.

• 1970: A finales de la década de los 60 aparecen lasemulsiones explosivas y sus mezclas con Anfo,denominados Anfos Pesados.

• 1980: Comienza la introducción en el mercado de lasemulsiones gelatinosas.

114

Tipos de Explosivosmás Usados

• DINAMITASLa dinamita es fabricada en cilindros de 4” o 8”de largo y 7/8” de f y son envueltos en un papelencerado amarillo. Vienen en cajas y sonalmacenadas adecuadamente en los Polvorinesde cada operación minera.

Las dinamitas son mezclas que contienennitroglicerina como sensibilizador y comoprincipal agente de producción de energía.Oxidantes como el Nitrato de Amonio y loscombustibles como el aserrín, harina de trigo oalmidón. También tienen otros productos quesirven para corregir la higroscopicidad de losnitratos.

Las dinamitas, a su vez, se dividen en dos grupos:las dinamitas granuladas, que utilizan lanitroglicerina como base explosiva, y lasdinamitas gelatinas, que son una mezcla deNitroglicerina y nitrocelulosa, lo que les permitetener una alta resistencia al agua.

115


• AMÓN GELATINAS

Es una dinamita amoniacal, de altaeficiencia para romper rocas tenaces y degran dureza.

Sobresalen sus propiedades de altadensidad, alta velocidad de detonación y suexcelente resistencia al agua, lo que dacomo resultado un producto de alta energíapara producir un óptimo efecto rompedor encualquier tipo de terreno o faena, aexcepción de minas de carbón.

116


• DINAMITAS

117


• ANFO

El Nitrato de Amonio viene en granos, enbolsas de plástico para proteger de lahumedad y estas a su vez dentro de bolsasde yute. Las bolsas tienen un peso de 50 Kg.

El uso del Nitrato de Amonio mezclado condiesel data desde principios de 1960. Lamezcla se la realiza en una relación, en peso,de 94% de Nitrato de Amonio y 6 % de diesely se obtiene el ANFO.

Normalmente esta mezcla se la realiza en elpolvorín en condiciones adecuadas. Sinembargo, cuando no se tiene lainfraestructura adecuada se la puederealizar en el lugar de trabajo, como semuestra en la figura.

118


• HIDROGELES, ACUAGELES O SLARRIES

Podemos definir los hidrogeles comocomposiciones explosivas formuladas entérminos de un sistema de oxidación –reducción.

Están constituidas por una parte oxidante(nitratos inorgánicos) y otra reductora, consuficiente cantidad de O2 como parareaccionar violentamente con el exceso de O2del agente oxidante. La parte reductora puedeestar constituida por cualquier materiacombustible. Pueden ser sustancias explosivasdeficitarias en O2 como la trilita, algunaspólvoras, o bien sustancias no explosivas comohidrocarburos y metales ligeros, como elaluminio y el magnesio.

Estas mezclas así formadas presentan unexcelente comportamiento en el agua, lo queconstituye una de las propiedades másnotables de estos productos.

119


• Emulsiones

Es un alto explosivo tipo suspensión es unamezcla de nitratos de amonio, sensibilizadores,combustibles, aluminio y cantidades variablesde agua.

A las emulsiones, de cierta manera, también seles relaciona con esta familia de explosivos,pero, por definición, corresponden a unsistema que contiene al menos dos faseslíquidas inmiscibles entre sí, una de las cualesestá dispersa en la otra en forma de pequeñasgotas o celdillas.

El líquido que se encuentra en forma de gotasse reconoce como fase dispersa y el que lasrodea se denomina fase continua, y su tipo oconstitución define el comportamiento ycaracterísticas de la emulsión.

120


• INICIADORES Y ROMPEDORES APD

Productos a base de Pentrita (PETN) y TNT, mezcla que sedenomina Pentolita.

Tipos :- INICIADORES CILÍNDRICOS- ROMPEDORES CÓNICOS

Usos principales : Iniciadores de explosivos enperforaciones de Gran Diámetro. Reducción de bolones enlabores abiertas y subterráneas.

Propiedades principales- Alta Velocidad de Detonación (sobre 7000 m/s)- Mayor resistencia al fuego, impacto y fricción- Efecto direccional, en el caso de los rompedores.

MINIBLASTER® • Los iniciadores MINIBLASTER® son una variedad especial

de APD® (Alto Poder de Detonación) especialmentediseñados para insertarles un detonador de tipo noeléctrico, para facilitar la operación de primado. Enalgunos casos su colocación puede ser hecha con la mismamanguera de carguío de Anfo o Emulsión

121

Iniciación de una tronadura

• Funciones de accesorios de voladura:

– INICIACIÓN PROPIAMENTE TAL:Corresponde a la acción o efecto que iniciala detonación de la columna explosiva encada uno de los tiros.

– CONEXIÓN: Se refiere a la necesidad deconectar todos los tiros entre sí de modode transmitir o propagar la detonación acada uno de ellos.

– SECUENCIA: Corresponde al efecto deimprimir un orden de salida al conjunto decargas explosivas que conforman el diseñoo diagrama de disparo.

– ACTIVACIÓN O ENCENDIDO: Se refiere a lafuente de energía inicial que activa elproceso de detonación de todo el conjuntode cargas explosivas involucradas en latronadura.

122

Accesorios

• Guía corriente: combustión a 0,75 cm/seg;activación o encendido a fuego

• Guía conectora: combustión a 1,5 a 10 cm/seg;activación o encendido a fuego, conexión ysecuencia; conecta guías corrientes

• Guía detonante: detonación a 6000-7000 m/seg;conexión e iniciación

• Detonadores corrientes: cápsula con explosivoprimario y secundario para iniciación, activados porguía corriente

• Detonadores eléctricos: iniciación, conexión ysecvuencia– Instantáneos: igual a det. Corrientes pero se activan

con carga eléctrica– De retardo largo o corto

• Detonadores no eléctricos: más recientes; iniciacióny secuencia, se conectan con guía detonante

• Microconectores: para intercalar retardo enmilisegundos; secuencia

• Amplificadores: activados por cualquier detonador opor guía detonante; iniciación

123

TRONADURA ELECTRONICA

ENFOQUE TRADICIONAL

- Minimizar sus propios costos

Una optima gestión implica cumplir con los presupuestos preestablecidosen esta área, no siendo considerada como parte del proceso de agregaciónde valor

NUEVO ENFOQUE

Considera la tronadura como una etapa de la cadena de valor, el objetivo primordial es fragmentar, pero no buscando la tonelada quebrada más barata, sino la más económica, es decir, la que cumpla con los requerimientos del proceso global.


A) DinamitaB) ProtectorC) Detonador (dentro de dinamita con la mecha colocada)D) Cordón detonante o mechaE) Cinta para sostener dimanita

Esquema básico


TIPOS DE MECHAS

- Mecha rápida

Es un accesorio de voladuraformado por una masa pirotécnica, dos alambres, una cobertura exterior y una plástica.


TIPOS DE MECHAS

- Mecha lenta Es un cordón flexible resistente a latracción e impermeable, con sunúcleo central de Pólvora negra, condiversas capas de fibras textiles y suparte externa de polietileno concolor negro que permite conducir lachispa de manera continua y avelocidad uniforme.


TIPOS DE MECHAS

- Cordón detonante

Es un cordón flexible, resistentea la tracción e impermeable, con núcleo central de Pentrita (PENT), cubierto por una capade fibras plásticas y su parteexterna de polietileno, lo que permite su empleo en ambientes húmedos y bajo el agua.


TIPOS DE DETONADORES O FULMINANTES

- Detonadores de Mecha

Cápsula de aluminio, en cuyointerior se halla carga primaria explosiva sensible a la chispa de la mecha de seguridad.



- Detonadores no eléctrico de retardo

Son fulminantes constituidos por unacápsula de aluminio, con una manguera, una etiqueta, y un conector plástico.



- Detonadores Eléctricos

Su explosión es producida por el paso de una corriente eléctrica a través del mismo, se pueden distinguir dos tipos:

- Instantáneos

- Retardados


CLASIFICACIÓN DETONADORES ELECTRONICOS

- En función del uso

Capsula de aluminio – uso generalCapsula de cobre – ambientes grisuosos o inflamablesSísmicosHerméticos – cierre especial.



- En función de las características eléctricas.

Detonadores Sensibles (S).

Detonadores Insensibles (I).

Detonadores Altamente Insensibles (AI).



- En función de los tiempos de detonación

Detonadores instantáneos.

Detonadores de microrretardo de 20 milisegundos.

Detonadores de microrretardo de 30 milisegundos o.

Detonadores de retardo de 500 milisegundos


ACCESORIOS DETONACION ELECTRONICA

OHMETRO PARA VOLADURASEXPLOSOR (BLASTER)


VENTAJAS DETONADORES ELECTRICOS

Seguridad de manejoPosibilidad inexistente de explosión incontroladaPosibilidad de ignición simultánea de varios detonadoresGran distancia de disparoControl del momento exacto de la voladura


VENTAJAS DETONADORES ELECTRICOS

“Los detonadores electrónicos aumentan el desempeño de la tronadura porque virtualmente elimina la dispersión de tiempo.”

Guía Detonante

138

P.E.T.N. (pentrita)

Alma de algodón

Cordones de algodón

Cordón de Yute

Cubierta de plástico

Su función es llevar la onda de choque de un explosivo a otro

Primacord:50 grain/pie10 gr/m

E-cord:25 grain/pie5 gr/m

DENASAVeloc.: 6000-7000 m/seg.

Microretardo

139

Retardador

Tiempo

Primacord

Se fabrican en: MS 5 Azul MS 25 Rojo MS 9 Verde MS 35 RosadoMS 17 amarillo MS 45 Naranja

Fulminante Fulminante Eléctrico – Serie o Paralelo

Sensible 1,75 ΩInsensible 0,25 ΩAltamente Insensible 0,05 Ω

Voltaje Necesario para iniciar

Circuito en Serie

Vf = K (rf + R)*Im

• Vf : Voltaje de fuente

• K: Coeficiente de seguridad (1,8 – 2,0)/n

• n: Numero de fulminantes

• R: Resistencia del fulminante (resistencia permanente + chicote)

• R: Resistencia de las lineas R=e/S*L

• Im: Intensidad mínima (amp)

• Rf: Resistencia total del fulminante

Rf = = r1 + r2 + r3 + …… + rn = n*r

140

Empalme de tramos largos en reversa para compensardiferencia de longitudes de línea


Circuito en Paralelo

Vf = K (rf + R)*Im

• Vf : Voltaje de fuente

• K: Coeficiente de seguridad (1,8 – 2,0)/n

n: Numero de fulminantes

• R: Resistencia del fulminante (resistencia permanente + chicote)

• R: Resistencia de las lineas R=e/S*L

• Im: Intensidad mínima (amp)

• Rf: Resistencia total del fulminante

1/Rf = 1/r1 + 1/r2 + …… + 1/rn => Rf = r/n

Vf = K (r/n + R)* Im

Im = ∑I

141


Precauciones• No se deben mezclar voltajes sensibles con

insensibles

• Se pueden usar Nº series siempre que sean del mismo fabricante

• El elemento mas peligroso es el fulminante dentro de los explosivos

Explosores• Van a ser detonar los circuitos fulminantes

• Explosores Dinamo Eléctrico

• Explosores de condensador

142

Polvorines

Almacenamiento

• • Requisitos que deben cumplir los polvorines:– contar con avisos y letreros de seguridad– deben estar provistos con extintores– operados por personal capacitado– resguardados las 24 horas– debe contruirse un cerco perimetral alrededor del mismo

• Guarda siempre los explosivos (dinamita,emulsiones,ANFO y cordón) en un polvorín y los accesorios devoladura (detonadores, guías y retardos) en otro.

• Antes de recoger detonadores siempre descarga lacorriente estática que puedas tener, tocando la barrade cobre con línea a tierra.

143

Aspectos de seguridad a considerar

Transporte entre polvorines

• Nunca transporte explosivos junto confulminantes y otros accesorios de voladuraen el mismo vehículo.

Transporte hasta los frentes de trabajo

• Siempre lleve los explosivos en formaseparada de los accesorios con una distanciaentre ellos, que puede ser de 20 m.

• Al llegar al lugar de trabajo, poner las bolsasen un lugar seguro, separadas de 3 a 5 m ylejos de equipos de perforación.

• Déjarlas protegidas contra la caída depiedra, de barretas o barrenos deperforación.

144

III UNIDAD: TRONADURA

145



Objetivo de la Tronadura

• “La Tronadura tiene como propósitofundamental maximizar la energía liberadapor el explosivo para fragmentar lo mejorposible una parte del macizo rocoso,mientras que por el lado contrario, el deseoes a su vez minimizar la energía del mismohacia la otra parte del macizo rocoso(remanente) para así producir el menordaño posible”.

146

Para entender mejor el proceso

• Explosivos: Combustible + oxidante

• Energía: Gases y onda de choque (vibraciones) que generan trabajo

147

Objetivos de la Tronadura

• Fragmentacion:Tamaño y distribución

• Daño: Minimizar la alteración del entorno

148

Fracturamiento de la Roca

• Iniciación de explosivos

• Propiedades Físicas del explosivo ∂ D, Pd (∂>v >E fragmentación)

• Característica rompedora del explosivo mejor trabajo de fracturamiento

Zona de pulverización provocada por onda de choque

Roca triturada

Zona fracturamiento intenso

Zona sísmica

Fracturas Radiales

• La velocidad impartida a la roca (masa) será:

U = CV

C = Comprensión debido a la onda de choque

V = Velocidad de propagación del choque

(> velocidad del sonido)149

dx

Fracturamiento de la Roca• Generar condiciones primarias para causar

la fragmentación de la roca.

• Hasta aquí tenemos fracturamiento, nocolapso reflexión de la onda de choque.

150

Efecto de gases

ςR Tracción

ςCI

ςT

Condiciones Básicas• Onda de choque (compresión,

fracturamiento), produce el despegue de laroca.

• Hasta aquí tenemos fracturamiento, nocolapso reflexión de la onda de choque.

• Los gases tienden a aumentar las fisurasprevias naturales o formadas y a impulsar lamasa rocosa detrás de la onda de choque.

151

Condiciones Básicas• La mayor cantidad de fractura posible

roca homogénea no hay reflexión

explosivo > onda de choque.

• Mayor explosivo que entregan > cantidad degases, conviene en rocas que tenganfractura.

• Para saber el tipo de explosivo a usar, sedebe tener en cuenta:– Geometría del disparo

– Condiciones geomecánicas de la roca

– Características físicas del explosivo

152

ASPECTOS COMPARATIVOS DE TRONADURA

Carga Esférica

• Gases se dispersan en forma radial y la ondade compresión provocaría destrozo de laroca.

153

B

Mín

ima.

Can

tid

ad a

rem

ove

r

ASPECTOS COMPARATIVOS DE TRONADURA

Carga Cilíndrica

• El fracturamiento llega a la cara libre enforma mas fácil; los gases van a impulsar lamasa rocosa (de 5 a 10 veces > velocidad decarga esférica).

• Tenemos 2 caras libres y menosempotramiento de la roca.

154

B

• La geometría y el proceso de fracturamiento en una carga esférica esdiferentes al de una carga cilíndrica. En una carga esférica, la energíaproducida por los gases, se transmiten radialmente hacia afuera delcentro de la carga en todas direcciones y se mueven de acuerdo a unmovimiento uniforme y divergente.

• Como en la práctica se tiene que utilizar perforaciones cilíndricas y portanto cargas alargadas se investigó cuál era el efecto de una caracilíndrica, con respecto al conseguido por la otra de igual peso peroesférica, estableciéndose que mientras la relación largo diámetro (L: D)sea menor o igual a 6, el mecanismos de fractura miento y los resultadosson prácticamente los mismos. Las cargas esféricas han sido utilizadastradicionalmente a una dirección vertical o inclinada hacia arriba, paraformar un cráter hacia una cara libre.

GEOMETRIA DE LA CARGA

DISPOSICION DE LA CARGA

DENTRO DE UNTALADRO

• Livingston inicio una investigación destinada a establecer elefecto que produce una determinada carga esférica aprofundidades crecientes en una determinada formación,observando que a medida que se aumentaba la profundidadse incrementaba el volumen del cráter de la roca fracturahasta alcanzar un máximo denominado “profundidadóptima” (Do), para luego comenzar a disminuir hasta que auna profundidad mínima que llamo “profundidad critica” (N),no se produce fracturamiento en la superficie.

• A la relación entre estos dos parámetros los denomino“coeficiente de profundidad óptima”:

TEORIA DEL CRATER

TEORIA: COMO SE FRACTURA LA ROCA 1. Un impulso provoca el fracturamiento

(modelo antiguo)

La fuerza de empuje de los gases inducefatigas de cizalle máximas en planos oelementos de superficie orientados en unángulo de 45° con respecto a la dirección dela fuerza.

F = K*S*B*Scz (ton-p)

K: Constante empírica

S :Perímetro de la cámara de explosión

Scz :Resistencia al cizalle (ton/m2)

B : Burden

158

F

TEORIA: COMO SE FRACTURA LA ROCA

2. Teoría de la Onda de Choque – Kumao Hino• La detonación de la carga explosiva genera una

onda de compresión que se transfiere a la roca como un impacto de gran violencia. Tal impacto tritura la roca circundante vecina a la carga y luego se propaga por el sólido hasta alcanzar una eventual superficie libre, donde se refleja como onda de tracción. Como la resistencia a la tracción (ST) de la roca es mucho menor que su resistencia a la compresión (Sc), se produce una fractura cuando la resultante de la onda reflejada supera la resistencia a la tracción de la roca.

• Dicho de otra forma, al colocar una carga explosivaexiste una onda de choque que al llegar a la caralibre, se refleja como tracción provocando eldestroce.

Pr = Pd*(Q/r)n

Q : Diámetro de la cargar : Distancia al frente de ondan : exponente empírico, depende de la roca (2 - 2,2)Pd: Presión de detonación

159


2. Teoría de la Onda de Choque – Kumao Hino

• Onda Reflejada:

ςR = ρ2c2 - ρ1c1* ςT

ρ1c1 - ρ2c2

ρ1, ρ2 : Densidades

C1, C2 : Velocidades de propagación

• Onda Refractada o Transmitida:

ςr = 2ρ2c2

ρ1c1 - ρ2c2

ρ2 = 0 ςR= - ςI ςT = 0160

Medio de la Roca

ςR

ρ1 ρ2


161

A mayor coeficiente, mayor es la fragmentación.




• Fracturas radiales

La detonación de una carga esférica genera unpulso de fatiga (compresión) que se propagaen la roca circundante en todas direcciones,según un frente de onda esférico.

En las cercanías de la carga los esfuerzosinducidos en el sólido son una fuerte fatiga decompresión en sentido radial conjuntamentecon una moderada fatiga, también decompresión, en sentido lateral o tangencial,cuya relación -según la teoría de la elasticidad- está dada por la siguiente expresión:

162

ςt = µ ςr1 - µ

Donde: ςt : Fatiga tangencial

ςr : Fatiga radial

µ : Módulo de Poisson



• Esta relación se modifica gradualmente debidoa la propagación radial divergente del pulso defatiga, que produce una expansiónvolumétrica del casquete esférico afectado porel paso de la onda.

• La fatiga radial decae en virtud de la ley deatenuación y la fatiga tangencial cambia designo y se convierte en una fatiga de tracciónprogresivamente creciente. Al paso de la onda,el punto A se desplaza a la posición A',asimismo el punto B lo hace a la posición B’;vale decir, el arco AB se estira y la roca terminafracturándose radialmente por tracción.

163


Conclusiones

• Existe consenso en que el impacto de la onda dechoque genera diversos tipos de fracturas, entre loscuales se reconocen los siguientes: trituración en lasvecindades de la carga, fracturas entrecruzadas decizalle, fracturas radiales de tracción en el entorno másalejado, y fracturas de tracción por reflexión de la ondade fatiga en una eventual cara libre cercana a la carga.

• Asimismo, se reconoce también la acción de los gases aalta presión almacenados en la cámara de explosión.

• Estos gases penetran en las fracturas radiales creadaspreviamente y las expanden, y su fuerza de empujetermina así removiendo todo el volumen de rocacomprometido entre la carga explosiva y la cara libre.

• Finalmente, la mayor o menor presencia de losfenómenos descritos, depende en definitiva de laspropiedades de la roca, en lo esencial de su rigidez(Módulo de Poisson) y de las características de susestructuras pre-existentes.

164

CRITERIOS BASICODE DISEÑO

Consideraciones Preliminares

Cualquier metodología de diseño requierepreviamente disponer de un conjunto deantecedentes, cuyo análisis -en una secuencialógica-conduzca a la solución técnica yeconómicamente más adecuada.

Propiedades de la roca• Características físico-mecánicas: densidad;

resistencias a la compresión, tracción y cizalle;módulos elásticos (Módulo de Young y MóduloPoisson); velocidad de propagación de las ondasde fatiga.

• Características geotécnicas: estratificación,sistemas de fracturas pre-existentes, frecuencia yorientación de las fracturas, condición de lasfracturas.

Restricciones operacionales• Granulometría esperada• Control de daño por vibraciones• Presencia de agua• Usos y costumbres de la faena

165

CRITERIOS BASICODE DISEÑO

Criterios Básicos de Diseño

Características del explosivo• Características rompedoras: densidad de cargío (Δ),

velocidad de detonación (D), presión de detonación(P2).

• Características energéticas: calor liberado por lareacción química (Q), volumen de gases (V), presión delos gases (Pb).

• Características prácticas: sensibilidad, fuerza o potenciarelativa, resistencia al agua.

Parámetros geométricos de la tronadura• Diámetro de perforación (Ø)• Longitud de los tiros (L)• Longitud de la carga explosiva (l)• Distancia de la carga a la cara libre (Burden)• Espaciamiento entre los tiros (E)• Secuencia de salida y retardos entre cargas• Ubicación del artefacto iniciador• Acoplamiento entre el explosivo y la roca: relación

entre el Ø de la columna explosiva y el Ø deperforación.

166

TRONADURA EN BANCOObjetivos: Se requiere lograr :

• Granulometría optima• La marina adecuada para el equipo de carguío. No debe

ir un bolón mas allá del 80% del ancho de parrilla.

Variables Operacionales• Diámetro de perforación.

– Perforación percusiva: 76 -230 mm (drifter o DTH)mayor a Peso especifico

– Perforación rotativa: 432 mm (> remocion devolumen de roca)

– Diámetro pequeño > metros barrenados/m3remover menor tamaño de fragmentación <concentración de explosivo.

– Diámetro grande < metros barrenados/m3remover mayor tamaño de fragmentación >cantidad explosivo vibraciones del terreno.

Φ (mm) H (m) Altura del banco30-40 0-5

51 3-1064 > 476 > 6

100 y > 100 10 - 20

167

TRONADURA EN BANCOVariables Operacionales

• Altura de Banco en f (Eq. Peroración)– Que no sea > 15 m. riesgo de seguridad (

estabilidad) y nos puede dañar equipos

– Se recomienda drifter para bancos <= 15 m.

– H>= 15 m. DTH (tratar de eliminardesviación del tiro)

• Inclinación del Barreno– Vertical 3:1; 2:1; 1:1

– Tiro vertical es mas fácil de perforar <aprovechamiento de explosivo

168

Pata (parte inferior del banco)

Borde superior

H : 10-15 m

> 80 m.

3

1

TRONADURA EN BANCO

169

TacoZona Mala de fracturación

Energía útil

VERTICAL

Zona Mala de fracturación

Energía útil > aprovecham. energía

INCLINADO 3:1

INCLINADO 1:1

Energía útil 90% aprovechamiento energía

Zona Mala de fracturación


• Esquemas de Retardo en (MS)– 15 MS roca empieza a desplazarse

– Retardo 5,9, 17, 25, 35, 45 MS.

– Retardo 50 MS Burden de 3 m.

• Esquemas de perforación f (B), B= f(φ),

φ= f(Eq. Perforación)– B, E y retardos manda

– Esquemas cuadrados ponemos retardos porfilas

– Esquemas Rectangulares podemos quemarcon retardos en cualquier dirección

170

B

E


• Bolones: Sobretamaño esperado– Se denomina Tronadura Secundaria o

cachorreo.

– Martillo hidráulico (perforadora de altoimpacto)

– Perforación y tronadura en forma manual. 2maneras de hacerlo.

• Esquemas de perforación f (B), B= f(φ),

φ= f(Eq. Perforación)– B, E y retardos manda

– Esquemas cuadrados ponemos retardos porfilas

– Esquemas Rectangulares podemos quemarcon retardos en cualquier dirección

- Fulminante ordinario + guía a fuego

- Fulminante eléctrico

171

b APD

semigelatina

H

Parche

Barro para confinar el explosivo


• Consumo de Explosivo: Factor de Carga oCarga Especifica (gr/m3, gr/Ton remov.)– Condicionado por el tipo de roca, φ

perforación, y el tipo de fragmentacióndeseada.

– Roca dura= 0,30 kg/m3

– Roca blanda= 0,150 kg/m3

– Mina grande: 0,100 – 0,200 kg/m3

– Mina chica: 0,300 kg/m3

172

DISEÑO DE TRONADURADepende de:

• Explosivo:– Densidad de (carguío) Energía (Pd, D).

– Propiedades termodinámicas (T2, Q2)

• Rocas:– Propiedades físicas (SC, ST, dureza, RQD,

sistemas diaclasas, geología estructural (fallas,rellenos de fallas).

• Propiedades de Carguío– Confinamiento de explosivo

– Tipo de iniciación

– Punto de iniciación.

Si tenemos ANFO deberíamos poner Tronexgelatina como iniciación y se esta va sobre roca quetenga fallas estructurales, la energía se nos va poresa dirección.

173

DISEÑO DE TRONADURADepende de:

• Geometría del Disparo:– Burden

– Espaciamiento

– Tipo de retardos

174

CALCULO DE DIAGRAMA DE DISPARO EN TRONADURAEN BANCOS

a) Teoría de Ash (Estándares de Ash):

• Razón Burden (KB): Razón entre el burden y elφ de perforación:

KB = 12 * B` B = KB*φperf”

φperf ” 12

KB= 20-40; Se usa generalmente KB= 30

Valores Estándar: ∂explos = 1,2 gr/cc

Vdeton = 12.000 pie/seg

∂roca = 2,7 gr/cc

– Factor de corrección por roca

_______

FR = 3√∂r1/∂r2

– ∂r1 = Densidad Roca estándar

– ∂r2 = Densidad Roca a tronar

175



– Factor de corrección por explosivo:

______________

FE = 3√∂e2 Ve22/∂e1Ve1

2

∂e1 = Densidad Explosivo estándar

Ve1 = Veloc. Detonación Explosivo estandar

∂e2 = Densidad explosivo a usar

Ve2 = Veloc. Detonación explosivo a usar

Burden Corregido:

BC = 30* FR*FE*Dperf” (m)

12

176



• Razón de Espaciamiento (KS): Razón entre elespaciamiento y el burden corregido:

KS = S S = KS*BC

BC

KS= 2 ; para cargas detonadas simultáneamente

KS= 1 a 1,2 ; para cargas detonadas con retardo en lamisma fila

• Razón de Profundidad del Tiro (KH):

KH = H H = KH*BC

BC

KH= 1,5 a 4 ; Se usa generalmente KH= 2,6

177



• Razón de Pasadura (KJ):

KJ = J J = KJ*BC

BC

KJ= 0,3

• Razón del Taco:

KT = T T = KT*BC

BC

KT = 0,7

178


b) Teoría de Cráter de Livingstone: Saber enque momento tenemos un mayor volumenremovido con carga a distintasprofundidades.

___

BC = E 3√ Q (pie)

BC: Burden a profundidad crítica (aquella dondeaparecen las primeras fracturas en superficie)

E : Factor de energía para la deformación de la roca(0,7 a 1,8).

Q : Peso de la carga (Kg, Lbs)

Bo: Burden del volumen máximo removido

∆o: Relación entre el volumen y la profundidad crítica(0,45 a 0,95)

179


___

∆O = BO BO = ∆O E 3 √ Q

Bc

V(m3) V/Q (m3/Kg)

• Prueba para determinar el tipo de explosivo ausar en determinada roca, para hacercomparación de distintos tipos de explosivos

180

B1 B2

BC

BO BC

B

10 ∆O


c) Teoría de Langefors (Variables quedeterminan una carga):

Carga (Q) = f (B, H, h, φ, ∂, D, P2, Ki)

Geometría explosivo roca

Q = f2 (B, H, h, φ)

Q = f3 (B,H, h)

Q = f4 (B, H/B, h/B) = f(B) (H/B, h/B) cte.

Q = f (B) = K0 + K1B + K2B2 + K3B3

Si B0 ^ Q = 0 K0 =0

181



Carga por metro Q/B = K1 + K2B + K3B2

Si B = 0 ^ K1 = 0

Q = K2B2 + K3B3 + K4B4 + …

KB : Explosivo; 1 < B < 10 m.

K2 : energía del explosivo (consumida en lasuperficie de clivaje de la roca)

K3 : Energía consumida en fragmentar la roca

K4 : Energía consumida en mover o proyectarla masa rocosa

182



Si B = H

Kc = f(H/B, H/B)

Si H >> B

Qf = Q2B2 + Q3B3 + Q4B4 +

Qs = b2B2 + b3B3 + b4B4 +

bi = 0,4Qi

183

Empotramiento

HB

Qfondo

H

BQs

Taco



Qc Qo .

0,3B 0,3Bqf

B 0,6Bqf

1,3B 0,9Bqf

0,9Bqf = Q2B2 + Q3B3

qf (carga lineal de fondo) = 1,1 (Q2B + Q3B2 )

(Kg/m)

Qf = Carga Fondo Total = 1,3 Bqf (Kg)

184

0,3B B

0,6qfB

0,3qfB

h Q cilíndrica

Q carga concentrada

o esférica



qs = b2B + b3B2 (Kg/m)

Qs = (H - 2B) qf (Kg/m)

Qs = qf/2,5

QT = Qf + QS (Kg/tiro)

N > 4 tiros

QT = 1,3 Bqf + (H – 2B) qf (Kg/m)

Qf = 0,8 E/B qf (1)

Qs = 0,8 qS (1)

185

0,3B

H

B

Qs = H – 2B

To = B



H, φ Perf., Explosivo

qf = 1,1 (Q2B + Q3B2 ) (Kg/m)

q2 = 0,07 (Kg/m3)

q3 = 0,35 (Kg/m3)

qf = 1,1 Q3B2 = π φ2/4 * ∆0 (densidad de carga)

B2 = π φ2 ∆0

1,1*4*Q3

______

B = φ / π ∆0

2 √ 1,1*Q3

186



Q3 = Kg/m3 Q3 = 0,35-0,45-0,5

∆0= Kg/m3

φ = m

G = 1,3 B

T = B Taco = B

J = 0,3 B Pasadura = 0,3 B

Bc = B – 0,1 - 0,03 H

Corrección por emboquillado corrección por desviación

187


d) Teoría de Gustafson:

• Burden Maximo Teorico= 45 φ Perf.

• Pasadura = 0,40 x Bmax

• Prof. Perf.= H+Pasadura + 5 cm/m

LT = H + U + 0,05 m.

U = Pasadura

• Factor de Corrección:

F = 0,05 + 0,03 LT

• Burden Real

BR = BMT + F

• Espaciamiento Practico

EP = 1,25 BR

188



• Concentración Carga de Fondo

qf = φ2 (Kg/m) φ en mm.

1000

• Altura Carga de Fondo:

hf = 1,3 Bmax

• Peso Carga de Fondo:

Qf = hf x qf

• Concentración Carga de Columna:

qC = 0,4 – 0,5qf

• Altura de Carga de Columna:

hC = LT – (hf + T)

189



• Taco:

T = BR o Bmax

• Carga Total:

QT = Qf + QC (Kg)

• Peso Especifica o Factor de Carga:

q = Nº hoyo/fila x QT (Kg/m3)

Bmax Ancho x HE

190



• E = B

• E < B Material grueso

Menor lanzamiento “fly rocie”

Rompimiento hacia atrás “bocie break”

• E > B Material mas fino

Gran proyección

Mínimo rompimiento posterior

• Secuencia del disparo

Fragmentación mas o menos cónica

• Corrida

Quemadas tiro a tiro

191

retardo

Fragmentos menores



• Quemando en forma instantánea

• Se producen fragmentos mayores y la superficie queda en promedio pareja, dependiendo de la distancia.

• Los fulminantes nos entregan condición de fragmentación y corte

192

MS

EJEMPLO DE BANCO TEORIA DE CRATER

Φ = 3 3/8 “

B = 2,5 m.

E = 3,0 m.

Carga de fondo > Carga de Columna para que pueda romper el empotramiento

Salida de disparo tipo malla triangular

193

APD

H=5 m.ANFO

Taco = 0,7

H=6 m.

APD (iniciador)

Guía 25 grain/pie PTN

EJEMPLO DE TIROS LARGOS - LBH

Distribución para Tiros Largos

Ponemos fulminantes nonel (retardos dentro del tiro.

194

APD

ANFO

1 APD 1502 Hidrex 3”x16”



100 MS75 MS50 MS

Diagrama de Encendido con Cordón Detonante

195

ESQUEMAS DE INICIACION DE UN MISMO BANCO EN SUPERFICIE, MEDIANTE ALTERNATIVAS DEL SISTEMA NO ELECTRICOA. Disparo con conectores Nonel UB-O para salidas en filas paralelas.

196

Nota: Conector UB-O con 1/3 de fuerza de un detonador N° 8 sólo puede iniciar manguerasNonel (hasta 8 cada uno) no al explosivo directamente. No tienen retardo, los retardos la danlos detonadores Nonel en el fondo de los taladros. Los taladros de cada fila salen a la vez.

ESQUEMAS DE INICIACION DE UN MISMO BANCO EN SUPERFICIE, MEDIANTE ALTERNATIVAS DEL SISTEMA NO ELECTRICO

B. Disparo con sistema Nonel GT/ms y cordón detonante. Salida por filas.

197

Nota: Conector multiclip, empalma dos mangueras Nonel con el cordón detonante, losretardos los dan los detona-dores en el fondo de los taladros. Los taladros de cada fila salena la vez.

EFECTOS DE LA SALIDA SECUENCIAL POR RETARDOS EN BANCOS DE SUPERFICIE

198

1. Salidas sin retardo

Resultado: Voladura deficiente

0 ms 0 ms 0 ms 0 ms

Esquema de salida en bancos se superficie, en corte transversal

EFECTOS DE LA SALIDA SECUENCIAL POR RETARDOS EN BANCOS DE SUPERFICIE

199

2. Salidas con retardo

Resultado: Fragmentación y apilonado adecuados

Esquema de salida en bancos se superficie, en corte transversal

ESQUEMAS CLASICOS DE ARREGLO DE RETARDOS PARA VOLADURA SECUENCIAL EN BANCOS

200

1. Por filas: Salidas por tajadas horizontales. La cadencia está dad por el orden de encendido de taladros, de acuerdo a los tiempos de retardo entre ellos.

Generalmente se emplea distribucióncuadrada para disparos instantáneoso cuando se usa un solo retardo porhilera.

Frente


201

2. En “V”: Salidas en cuña. La cadencia está dada por el orden de encendido de taladros, de acuerdo a los tiempos de retardo entre ellos.

Se emplean hileras múltiples en “V” paralograr una distribución más apretada,incrementar la fragmentación y colocar lacarga de escombros al centro.

Frente


202

3. Echelón: Salidas por tajadas en diagonal. La cadencia está dad por el orden deencendido de taladros, de acuerdo a los tiempos de retardo entre ellos.

Frente

Se emplea distribución triangular o detresbolillo cuando se emplea más de unretardo por hilera.

MINERIA SUBTERRANEA:Minería y Tunelería

203

Minería Tuneleria

Para los mineros las metas deproducción productiva sonmedidas en Toneladas o m3.

Hacer el frente de avance deltúnel tan rápido como sea posible.

Extraer las toneladas a un costomás bajo como sea posible.

Consideraciones detalladas derequerimientos en el diseño.

Minimizar la dilución del mineral. Tiempo y costos estánfuertemente relacionados.

Asegurar una alta utilización de losequipos.

La utilización de los equipos esuna prioridad secundaria.

Cumplir con las regulaciones deseguridad y medio ambiente.

Cumplir con las regulaciones deseguridad y medio ambiente.

204

205

206

207

208

209

210

Tunelería y Minería

211

Se debe distinguir las zonas en un túnelpara perforar y cargar los tiros:

Zona 0: Rainura o cueleZona 1: ZapaterasZona 2: Cajas o contornoZona 3: Coronas o contornoZona 4: AuxiliaresZona 5: Auxiliares

2 24 4

1 1

3 3

5 5

0

Tunelería y Minería

212

Perforar los tiros de acuerdo aun diseño de disparo (RAINURA)

GRADIENTE

Tuneleria y Mineria

213

Rainura (cuele): Conjunto de tiros cargados yhuecos (maricón), que permiten en suprofundidad, crear la cara libre necesaria paraque el resto de los tiros puedan ir saliendo(secuencia de disparo)

2 24 4

1 1

3 3

5 5

0

Cuando la rainura se hace bien, el resto depende de la secuencia de salida, el taqueado del explosivo y las conexiones, es decir, tiene la mitad de la tronadura bien hecha!

Rainura

214

Tiros huecos: Maricon (pueden ser 1 o más).

Se diseñan tiros con carga de acuerdo acuadrantes (IMM 2500).

La rainura se puede perforar ya sea con tiros“paralelos” o en “V” (depende de cómo sequiera quede la botada o marina.. (términosmineros)

Rainura o Cuele

¿Que se debe hacer para construir un Túnel?

• Realizar tiros de igual diámetro donde todosson cargados

• Realizar tiros de igual diámetro con unaconvergencia a un punto común inclinados

• Realizar un tiro de gran diámetro alrededordel cual se perforan tiros de menordiámetro y que son cargados.

Tipos de Rainuras o Cueles:

• Cuele en “V”• Cuele Piramidal• Cuele en Abanico• Cuele en Paralelo

215

Rainuras

• Cuele en Cuña o en “V” (Wedge Cut)Comprende a cuatro, seis o más taladros convergentespor pares en varios planos o niveles (no hacia un solopunto) de modo que la cavidad abierta tenga la formade una cuña o “trozo de pastel”. Es de ejecución másfácil aunque de corto avance especialmente en túnelesestrechos, por la dificultad de perforación.

216

Frente Corte Longitudinal Salida del arranque

Rainuras

217

Frente Corte Longitudinal Salida del arranque

• Cuele en cuña o en “V” (wedge Cut)La disposición de la cuña puede ser en sentido verticalhorizontal. El ángulo adecuado para la orientación de lostaladros es de 60 a 70°.

Es más efectivo en rocas suaves a intermedias, mientrasque el de la pirámide se aplica en rocas duras o tenaces.

Rainuras

• Cuele Piramidal (Center Cut)Comprende a cuatro o más taladros dirigidos en forma de unhaz convergente hacia un punto común imaginariamenteubicado en el centro y fondo de la labor a excavar, de modoque su disparo instantáneo creará una cavidad piramidal.

Este método requiere de una alta concentración de carga enel fondo de los taladros (ápex de la pirámide). Se le prefierepara piques y chimeneas. Según la dimensión del frentepuede tener una o dos pirámides superpuestas. Con estecorte se pueden lograr avances de 80% del ancho de lagalería; su inconveniente es la gran proyección deescombros a considerable distancia del frente.

218

Rainuras

• Cuele en Abanico (Fun Cut)Es similar al de arrastre pero con el corte a partir deuno de los lados del túnel, disponiéndose los taladrosen forma de un abanico (divergentes en el fondo).También se le denomina “corte de destroce” porque sebasa en la rotura de toda la cara libre o frente deataque del túnel.

Poco utilizado, requiere cierta anchura para conseguiravance aceptable.

219

Rainuras

• Cuele en Paralelo

Como su nombre lo indica, se efectúan con taladros

paralelos entre sí. Se han generalizado por el empleocada vez mayor de máquinas perforadoras tipo Jumbo,que cuentan con brazos articulados en forma depantógrafo para facilitar el alineamiento y dar precisiónen la ubicación de los mismos en el frente de voladura.

Los taladros correspondientes al núcleo y a la periferiadel túnel también son paralelos en razón de que esvirtualmente imposible perforar en diagonal con estasmáquinas.

Todos tienen la misma longitud llegando al pretendidofondo de la labor. El principio se orienta a la aperturade un hueco central cilíndrico, que actúa como unacara libre interior de la misma longitud que el avanceproyectado para el disparo.

220

Rainuras

221

Rainura en Tiros Paralelos

222

Rainura en Tiros Paralelos

223

Importante: Esto es una propuesta inicial. Ud debe ir viendo como se comporta su tronadura, en las condiciones de “cerro” (geomecánicas, agua, turnos, etc).

Una vez diseñada la rainura, se procede a determinar el resto del disparo

Cuele en Abanico

Limitantes:

• Angulo de 60º mínimo

• Angulo de 30º en roca blanda

• Angulo de 60º en roca dura

• Angulo de 40º-50º en roca intermedia

• Ancho de la labor

E= f (Eq.Perf. Maq., Barra)

Serie 12 = 0,8; 1,6; 2,4

E = 0,8

X= d – 2E sen α/2

A0 real = 0,9 A0

A0 real = (0,6 – 0,8) A0

Long. Perf = 0,8 a

Max. Av. = 0,8 Lp

224d

X

Y

α

A0

Rainuras

• Tamaño de Superficie para Rainuras

• Rainura en V : Para secciones de 2x2.5; 3x3, o mayores

• Rainura Piramidal: Para 1.5x1.5; 2.5x2.5

• Rainura en Abanico: >7 m2

225

Cueles Paralelos

• Ventajas

– Mayores avances en secciones pequeñas

– Es un diagrama simple.

– Se pueden obtener mayor avance.

– En la medida que el diámetro de tiro vacioes mayor , mejor son los avancesesperados.

• Desventajas Cueles Paralelos

– No permiten ser perforados con un equipoliviano.

– Su paralelismo debe ser lo mas ideal.

– Se pueden obtener mayor avance.

– En la medida que el diámetro de tiro vacioes mayor , mejor son los avancesesperados.

226

• Cueles Paralelos

Cuele Quemado: Cuele cilindrico o paralelocon tiro central “maricon”.

• Cueles Quemados

– Cuele Gronlund

– Cuele Triangular

– Cuele Michigan

– Cuele Cut Hole

• Cuele Paralelo con Tiro Central

– Cuele en 4 secciones φ = 110 mm.

– Cuele Coromant φ = 2x57 mm.

– Cuele Taby φ = 110 mm.

– Cuele doble espiral φ = 152 mm.

227

Geometría del Disparo • Costo mínimo (unitario)

• Granulometría deseada

• Mayor numero de tiros o menor mallamayor costo (mas perforación especifica,mas explosivo)

• Dureza de la roca también influye en elfactor costo

228

Método Monsantopara Apertura de Tuneles

E = 2 Rc x φ____

Rc = K √Pd/St

100____

E = K √Pd/St x φtiro

50

K : 0,7 – 1,0 (usar 0,8)

Pd : Presión de Detonación (Kg/cm2)

St : Resistencia a la tracción (Kg/cm2)

Rc : Radio critico

E : Espaciamiento (m)

φ : Diámetro tiro

Razon E/B = 1,1 -1,3 (usar 1,2)

Taco : 1/3 longitud tiro

Long. Carga : 2/3 longitud tiro

Factor confinamiento : -5 cms (explosivo encartuchado

229

E

RCRC

Teoría de LangeforsB: Burden

d : Diámetro de la perforación (mm)

S : Potencia relativa en peso del explosivo a usar

P : Grado de retacado (Kg/dm3)

C : Factor corregido de la roca (0,45-0,70 Kg/m3)

f : Factor de fijación (1,2 para tiros de contorno y tiros con desplazamiento hacia abajo; 1,45 para tiros con desplazamiento horizontal y tiros de piso)

E/B : Razón Espaciamiento Burden = 1 tiros piso y 1,25 otros tiros.

ANFO:

Q0 : caloría del explosivo patrón 3.700 Kjoule/Kg

V0 : Volumen del explosivo patrón 0,982 m3/Kg

230

Teoría de Langefors

231

α

α

B

B

φ

L

Teoría de Gustafson

• Calculo de Cuele:

1 tiro central B1= 0,7φ

2 tiros centrales B2=0,7 (2φ)

qc = 0,25 qt Kg/m

qf= φ2/1000 Kg/m

• Tiros Contra Cueles

Bi = 0,7 B

qf = d2/1000

qC = d2/1000 *qf32

qf32 = Carga de columna para tiros de 32 mm.

Bi 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 m.

Qf32 0,25 0,3 0,3 0,35 0,5 Kg/m

232


• Barrenos de Destrozo Horizontal o Hacia Abajo

233


• Barrenos de Destrozo Horizontal o Hacia Arriba

234


• Barrenos de Techo

235


• Barrenos de Cajas: Idem al anterior, excepto:

236

237

• DYNAMEX B

Densidad = 1,4 gr/cc

Veloc. Detonación =5500 m2/seg

Calor Explosivo = 1100 K Cal/Kg

Veloc. Gases = 756 Lt/Kg

d = φ teorico

di = φ barreno

S = Potencia relativa en peso

Sg = Densidad explosivo a usar

f = Factor de retocado

(0,9 para explosivo encartuchado; y 1,0 para explosivo granel)

FACTORES A CONSIDERAR

• Factores de la Roca Dureza Tenacidad Fragilidad Plasticidad Presencia de grietas o planos de cizalle

• Factores de Perforacióno Tipo de Equipo a usaro Experiencia del personalo Malla de perforacióno Tipo de ataque (sección completa o piloto)

• Factores de Carguío de Tiro Tipo de explosivo (Pd, Vdet, δ) Método de iniciación (MS-HS, nonel, guía) Longitud de carga explosiva Grado confinamiento (%)=φcarga/φtiro *100 Carga especifica: q = Kgtotal/m3

removido

238

http://www.google.cl/imgres?imgurl=http://www.windows2universe.org/earth/geology/images/reversefault_USGS_NPS.gif&imgrefurl=http://www.windows2universe.org/earth/geology/fault.html&lang=sp&h=157&w=290&sz=12&tbnid=gSJWz8NhCMMdTM:&tbnh=62&tbnw=115&prev=/images?q=falla+geologica&zoom=1&q=falla+geologica&hl=es&usg=__WjrMmE1QAFsfJ_G7XWQDcEmDA0g=&sa=X&ei=cLbxTIarJMK78gas99yVDA&ved=0CDgQ9QEwBQ

http://www.google.cl/imgres?imgurl=http://www.sut.cl/inicio/images/stories/noticias/minero1.jpg&imgrefurl=http://www.inetgiant.com.ar/trend/Miner/234&h=430&w=600&sz=50&tbnid=CkBH2tyiW-HL2M:&tbnh=97&tbnw=135&prev=/images?q=minero&zoom=1&q=minero&hl=es&usg=__suU2i3bOMiM7w_1MKHcvMG7Octs=&sa=X&ei=577xTLqFGYH68Abm7vXhDA&ved=0CFcQ9QEwCQ

Secuencias de Disparo

Periodo Eficiencia Nº Bolones >12” Distancia Lanzam.

5 MS 88% 15 75 pies

25 MS 97% 26 65 pies

100 MS 96% 27 50 pies

150 MS 97% 26 40 pies

1 SEG 96% 26 30 pies

239

% Eficiencia = Profundidad quebradaProfundidad del Barreno

Otras ConsideracionesSituación Desviaciones

Sin experticia 10 cm/m

Drifter 2-5 cm/m

Jack Leg 5-8 cm/m

240

Auxiliares Rainuras 0,8 B

Rainuras 0,8 B

Descargas o auxiliares 0,9 B

Zapateras 0,75 B

Coronas 0,9 B

Lo anterior, implica corregir los tiros de la siguiente forma:

Carga de Tiros• Carguío Tiros

o Rainuras: ¾ del tiro c/carga

¼ taco

o Auxiliares: ⅔ carga

⅓ taco

o Zapateras deben tener mas carga para evitar cayos después de la tronada.

• Carga Especifica• Rainuras: 7 Kg/m3

• Auxiliares: 1,3 a 1,5 Kg/m3

• Q=14/5 + 0,8 (Kg/m3)

241

Consideraciones

242

Distribución de Taladros

243

Distribución Salida

244

Esquema Geométrico de Arranque

Esquema Geométrico de Arranque

245

Chimeneas

246

Corte paralelo

De un solo compartimiento

Piques

247Roca dura - corte quemado Pique para bombeo (Sumidero)

Secciones en Galerías: Galería con Corte Angular

248

Secciones en Galerías: Galería con Corte Espiral

249

Sector con Milisegundos

Sector con Medios segundos

Secciones en Galerías: Galería con Corte Paralelo

250

Sector con Milisegundos

Sector en Medios segundos

Tronadura Controlada y AmortiguadaPrecorte y Recorte

251

Precorte RecorteDisparo de la periferia antes que el núcleo Disparo del núcleo del túnel antes que la periferia

Ciclo Minero para la Construcción de un Túnel

252

Documents

Clases Perforacion y Tronadura Actualizado