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DISEO DE VOLADURA SUPERFICIAL El diseo de voladura en superficie requiere la seleccin del Espaciamiento (S), Peso de la Carga (W) o el Powder Factor (PF), Longitud del Taco (T), y la Sobreperforacin (J). EL diseo de estos parmetros son mostrados en la figura 9.2.1.9

(B) diseo del esquema de taladros El diseo de la malla de perforacin puede ser cuadrada (S/B = 1) o rectangular (S/B 1). La secuencia de iniciacin de los taladros, el ratio S/B, tiempo actual entre la detonacin de las cargas, y el nmero de filas de taladros determinan la forma de la pila de roca rota as como el grado de fragmentacin de la roca. An empirical approach is taken in blasted design as blasting is a never-ending process of fine-tuning and modifications.

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VARIABLES NO CONTROLADAS? Esta aproximacin es necesaria debido a que muchos factores no se pueden controlar, como la geologa y las condiciones de carguo del explosivo. Pero existe una relacin emprica usada en el diseo de la voladura y que fue propuesta por Ash (1 963), Pugliese (1 973), Van Ormer (1 973), Hagen (1 981), Dick (1 983), y muchos otros. El dimetro del taladro y el burden son posiblemente los factores ms importantes usados en el diseo. El valor del burden demuestra ser seleccionado en base a la geologa y la energa de salida del explosivo. Usualmente el dimetro del taladro est determinado por la capacidad de la mquina perforadora, el cual es coincidente con el rango de profundidad del taladro anticipado para el trabajo. Esto es deseable para la seleccin de un adecuado tamao que provea una adecuado powder factor (Ratio de la cantidad de explosivo usado para producir la rotura de la roca) para la rotura al distribuir el explosivo equitativamente a todo lo largo de la profundidad del taladro. Fragmentacin: La fragmentacin y la distribucin del tamao de la partcula estn en funcin del dimetro del taladro y el burden. La capacidad del equipo de excavacin determina la fragmentacin requerida. La longitud de la carga para el ratio del dimetro de la carga para una carga cilndrica debera ser 5 o ms. Frmulas Empricas: En 1,963 Ash provee unas formulas empricas simple para el clculo del burden, del espaciamiento, la sobre perforacin, y la longitud del taco usando un Factor K, que es mostrado en la tabla 9.2.1.6. Otras reglas generales estn en concordancia con el rango de factores mltiples aceptados por Ash. Sin embargo, existen muchas relaciones para la longitud del taco (T).

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Determinacin de (T): Esto es porque la determinacin de T, es un punto esencialmente especfico. Si se selecciona una longitud de taco (T) muy corto, la presin del aire puede escapar por el taco (T), disturbando a los residentes cercanos. Por el contrario si se selecciona una alta longitud de (T), la rotura cerca al collar del taladro es mala. Recomendaciones: Para T (en pies), est en el rango de 1.2D a 2D (Dimetro en pulgadas) o 0.5 B a 1.3 B. The lower range two relationship should be used with caution if airblast or flyrock is a problem. Powder Factor: El powder factor PF, es calculado como la cantidad de explosivos usados dividido por el volumen producido de material volado.

PF =

Rango Powder Factor: El powder factor varia de 0.25 a 2.5 lb/yd3 (0.15 a 1.5 Kg/m3) para voladura superficial pero son aceptables valores de 0.5 a 1 lb/yd3 (0.3 a 0.6 Kg/m3). Un alto Powder Factor da como resultado una fina fragmentacin y es necesario un equipo pequeo de capacidad de extraccin, como cargadores frontales. Un alto Powder Factor, da como resultado una fragmentacin ms gruesa y sirve tpicamente para la remocin usando Dragliness y Large Shovels. La tabla 9.2.1.7 muestra los valores tpicos de Powder Factor para varias situaciones en voladura superficial. El Powder Factor es a menudo reportado como la cantidad de roca en tons/pound, de explosivo usado.

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Ejemplo 9.2.1.10. Determine el diseo de voladura de un cobre porfirtico en una mina a cielo abierto. Solucin: Los siguientes valores se obtienen como una primera aproximacin: Burden: B = 30 (9.25/12) = 23 ft. Sobreperforacin: J = 0.3B = 7 ft. Collar stemming: T = 1.2 D = 12 ft. Dimetro de Taladro: D = 9.25 in. Altura de Banco: H = 50 ft. Densidad de la Roca: = 2.55 (Qz monzonite). Densidad del Explosivo: = 0.85. Subdrilling: J = 7.

Espaciamiento: S = 1.3B = 30 ft. Entonces:

Longitud de taladro: L = (50 + 7) = 57 ft. Longitud de Carga de taladro = (57 12) = 45 ft. Ratio H/B = 2.17. Ratio of charge length to diameter = 5.2. La mxima longitud de carga que puede ser cargada: LD = 0.345 (0.85) (9.25 in.)2 = 24.8 lb/ft W = 45 ft (24.8 lb/ft) = 1 116 lb loaded/hole. Powder Factor y la produccin de la rotura de la roca por taladro es: PF = The yardage is computed assuming the subgrade material is shot but not removed until the lower bench leve lis blasted. Decked Charges: En muchos diseos de voladura se usan decked charges que consiste en dividir la columna explosiva en dos o ms cargas individuales, iniciados al mismo tiempo o con un tiempo de retraso, separados por material inerte.

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Decking es empleado para: 1. Conserve explosive use adjacent to qeak rock zones, faults, or clay seams. 2. Reduce la cantidad de carga detonada en un delay time, reduciendo las vibraciones en el terreno. 3. Eleva el powder column up higher en el taladro para asegurar la buena rotura cerca del collar. Decked Charges, deberan estar separados por stemming materials en una longitud mas alla del cual los 2 decks adyacentes no afectan el uno al otro. Si el interdeck stemming es demasiado pequeo, el deck diseado para iniciar en el anterior delay time prematuramente puede dar inicio al segundo deck. Esta situacin est referida a como sympathetic detonation puede ocasionar vibraciones excesivamente altas en el terreno o flyrock. Una regla general para el diseo del interdeck stem es utilizar la dimensin del radio del taladro en pies (9.25 /2 = 4.125). El siguiente ejemplo presenta los procedimientos diseados para el diseo de la voladura en donde la carga explosiva est limitada a controlar las vibraciones en el terreno. Ejemplo 9.2.1.11. Usando el ejemplo 9.2.1.10 y limitando W a 300 lb/delay, una modificacin para el diseo previo es requerida, para que el powder factor se mantenga en 0.87, usando 300 lb decks. El collar stem y el subgrade drilling permanecen constantes. Solucin: Longitud de carga por Deck, (300 lb)/(24.8 lb/ft) = 12. Si usamos 3 decks, entonces se requiere 36 pies de longitud de hole, dejando 9 ft de longitud de interdeck restante entre los decks, o 4.5 ft entre dos decks. Usando la expresin para el powder factor, se calcula un nuevo powder factor y un nuevo espaciamiento. PF = B2 = 430 ft2; B = 21 ft = 0.87 lb/yd3 S = 1.3 (21 ft) = 27 ft.

De esta manera el peso de la carga total en el taladro W = 900 lb. El rendimiento por taladro es 1,050 yd3 ESTIMACION DE LOS COSTOS DE PERFORACION Y VOLADURA La Perforacin y la Voladura son unidades operacionales requeridas para el desarrollo y la produccin en la minera. Los componentes de los costos para la perforacin y la voladura incluyen la mano de obra, costos directos de operacin de equipos y costos suplementarios. En minas superficiales, el principio bsico de los costos es calculado por ton (tonne) de mineral producido o por yarda cubica (metro cubico) de material roto o volado para la extraccin.

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Costos en Minera Subterrnea Los costos estn directamente relacionados al Powder Factor y depende de la Geologa, el tipo de Explosivos, el Tamao de los Taladros y el Equipo de Excavacin. Los costos en minera subterrnea estn en funcin del Mtodo de Minado, el Nivel de Mecanizacin, la Productividad, el Tiempo del Ciclo de Operacin. DEVELOPMENT COSTS (COSTOS DE DESARROLLO) Estn dados por Pie o Metro de avance para tneles y Raises y est a expensas del block de mineral asociado con el desarrollo. La produccin de la perforacin y al voladura esta calculada por pie o metro de taladro perforado o por tonelada o tonne de mineral producido. Para equipos como una mquina perforadora, los costos pueden ser resumidos con la siguiente relacin:

COSTOS: Los costos (cost to own) incluyen los impuestos, intereses, seguros, amortizacin y depreciacin. The cost to operate, incluyen los gastos de mano de obra, combustibles, abastecimiento de piezas o partes, como las llantas y el drill steel. Labor costs, tambin aplicados a los costos de voladura, incluye los sueldos base y los beneficios. Benefits, el cual est en un rango del 30 al 40% del salario bsico, incluye seguro, cuidado de la salud, pensiones y vacaciones. INCENTIVOS Y PRODUCTIVIDAD El pago de incentivos, como un porcentaje del salario bsico, es a menudo provisto cuando La productividad aumenta sobre un promedio determinado. La productividad es medida como pies o metros perforados por el personal de perforacin o carguo para el cambio de personal al personal de voladura. El pago de incentivos es tambin previsto para la alineacin subterrnea exacta del taladro y la profundidad.

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COSTOS DE VOLADURA Los costos de voladura comprenden a los explosivos, boosters y primers, sistemas de iniciacin, y otros expendables. Los costos de labor incluyen las utilizadas por el personal de voladura para manipular y transportar los explosivos, cargar taladros, realizar los disparos y preparar los inventarios y el trabajo de oficina. El costo del equipo de bulk loading y almacenamiento tambin est incluido. Una comparacin de los costos de perforacin y voladura para varios mtodos de minado son mostrados en la tabla 9.2.1.8. Los costos de Voladura estn directamente relacionados al Powder Factor y el costo por pound de la principal carga explosiva. Labor costs pueden representar del 5 al 40% del total de los Costos de Voladura, mientras que los costos de accesorios de voladura como primers e iniciadores estn generalmente por debajo del 20% de los costos totales. Un ejemplo del clculo de los costos est determinado por el diseo de una voladura superficial en los ejemplos 9.2.1.10 y 9.2.1.11:

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Se asume un personal de voladura de tres personas, y los sueldo por hora incluyen los beneficios. Los costos por voladura incluyen todos los costos de propiedad y operador de la maquina, y se calculan usando la ecuacin 9.2.1.16.

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Ejemplo 9.2.1.13. Usando three-deck loading del ejemplo 9.2.1.11, estimar los costos de perforacin y voladura.

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Comparacin de Costos para el incremento de la Energa Explosiva: El siguiente ejemplo presenta una comparacin de costos para dos explosivos de diferentes niveles de energa. Un diseo para el explosivo A, con una densidad de 0.85 y costo per-pound de $0.12, es comparado con un diseo para el explosivo B, cuya densidad es 1.3 y el costo es de $0.20/lb. El diseo incluye; Taladros de 4 in (101.6 mm), para una excavacin de 150,000 yd3 (114,690 m3) usando taladros de 28 ft (8.53 m) de longitud, 8 ft (2.44 m) de collar stem y 4 ft (1.22 m) de Sobreperforacin. The excavation subgrade is 24 ft (7.3 m) below current surface. Primer and cap costs are $ 2.80, while it is assumed that blasting labor is $ 4.00/hole, and drilling costs are $0.90/ft ($ 2.95/m). Ejemplo 9.2.14. Comparacin de costos.

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4.4 RATIO BASED BLAST DESIGN EXAMPLE To ilustrate the use of the geometricallly relationship developed in Sections 4.2 and 4.3 assume that the initial design parameters are: Rock = Syenite Porphyry (SG = 2.6). Explosive = ANFO ( = 0.8, = 1). Bench Height (H) = 15m. Hole Diameter (D) = 381 mm (15 in). Staggered drilling pattern, vertical holes, 4 rows of holes each containing 6 holes to make up 1 blast.

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Solution: Using the design relationship, the following results are obtenid: KB = 25 (assumed). B = 25 (0.381) = 9.5 m. S = 1.15 B = 11 m (staggered drilling pattern). T = 0.7B = 6.5 m. J = 0.3B = 3 m. L = H + J = 15 m + 3 m = 18 m.

The value of KH is calcules to be: KH = = 1.6 (acceptable).

Solution Continue El trazado para esta parte de la voladura se vera como la mostrada en la figura 4.11a. El burden (B) y el Espaciamiento (S), las dimensiones (el diseo de la perforacin) han sido diseadas con relacin a long face. La figura 4.11b es una tpica seccin transversal a travs de uno de los taladros. El volumen (Ve) y peso (We) de la carga explosiva dentro de cada taladro esta dado por, respectivamente: Ve = D2 (L T) = (0.381)2 (18 6.5) = 1.31 m3 We = Ve = 1.31m3x 800 kg/m3 = 1049 Kg.

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Since there are 24 holes in the round the total amount of explosive required (TEXP) is: TEXP = We x n = 24 x 1049 = 25,176 Kg. Where n = number of holes. The volumen of rock which will be broken is: VB = n x B x S x H Thus: VB = 24 (9.5) (11) (15) = 37,620 m3 Using a rock density of 2.6 t/m3, a total of: TB = B x VB = 97,812 tons. POWDER FACTOR Would be broken. The resulting powder factor (PF) definde as the amount of explosive required to break one ton of rock is: PFANFO = = = 0.26 kg/ton.

The subscript ANFO has been added to the powder factor designation since it is explosive dependent. To complete the design decisions have to be made regarding hole sequencing. This important topic is covered in Chapter 8 and the example will be continued at that time.

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BLAST EFFECTS CAN BE CONTROLLED TO SUIT THE REQUIREMENTS No es suficiente entender lo que ocurre durante la voladura. Probablemente la parte ms importante a saber es cmo pueden ser los efectos de explosin controlados para ajustar a la medida los requisitos de su operacin. Hay al respecto cinco normas bsicas disponibles en las cuales evaluar la voladura, todos los cuales son proporcionales (unidimensionales).

AHS STANDARS: DEFINITION Estas normas pueden ser aplicadas tanto para voladura superficial como para voladura subterrnea con igual xito. Para la simplicidad, sin embargo, su uso ser planteado como una aplicacin para voladura superficial (Open Pit). Las normas son definidas como sigue: 1. Burden Ratio (KB) = el ratio de el burden (en pies) para el dimetro del explosivo (en pulgadas), = 12 B/D.

2. Hole Depth Ratio (KH) = el ratio de la profundidad del taladro a el burden, ambos en pies.

3. Subdrilling Ratio (KJ) = the ratio of the subdrilling used to that of the burden, both expressed in feet, or (J/B).

4. Stemming Ratio (KT) = the ratio of the stemming or collar distance to that of the burden, both expressed in feet, or (T/B).

5. Spacing Ratio (KS) = the ratio of the spacing dimensin to that the burden, both measured in feet, or (S/B).

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4.5.2 Field Data: En la parte II de este documento Ash presenta el diseo de los datos reproducidos en la tabla 4.1 a la tabla 4.4. Estos datos fueron coleccionados de un amplio rango de operaciones y cubre un amplio rango de condiciones: Todos los tipos de voladura superficial. 20 tipos de roca diferente. Profundidad de taladros de 5 a 260 ft. Dimetro de taladro de 1 in - 10 ins. Todas las calidades de explosivos. Todos los taladros fueron verticales. Los valores de los ratios KB, KH, KJ, y KT fueron calculados de datos coleccionados de diferentes operaciones, se selecciono los intervalos, y distribucin de frecuencias formadas tabulando el nmero de operaciones dentro de cada intervalo. De estos datos los principales, los valores de la moda, la mediana fueron calculados. Estos son entregados en la tabla 4.5. Para cada uno de estos ratios, Ash ah provisto algunos comentarios estimando su uso. Estos son provistos en sus propias palabras en las subdivisiones restantes con solamente ediciones menores por el presente autor. TABLA 4.1 Distribucin de Frecuencias de el Burden Ratio (KB) usando los datos de todas las operaciones (Ash 1963). KB Interval 10 14 14 17 18 21 22 25 26 29 30 33 34 37 38 41 42 45 46 49 50 51 Total Frecuencia 0 5 13 51 74 66 44 20 7 4 0 284

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TABLA 4.2 Distribucin de Frecuencias de el Ratio de la Profundidad de los Taladros (KH) usando datos de todas las operaciones (Ash 1963). KH Interval 0 0,9 1 1,9 2 2,9 3 3,9 4 4,9 5 5,9 6 6,9 7 7,9 8 8,9 9 9,9 10 10,9 11 11,9 12 12,9 Total Frecuencia 0 43 70 56 45 22 22 11 4 2 8 0 1 284

TABLA 4.3 Distribucin de Frecuencias de el Subdrilling Ratio for all but coal strip operatios. (K J) (Ash 1963). KJ Interval 0,0 0,0 0,1 0,19 0,2 0,29 0,3 0,39 0,4 0,49 0,5 0,59 0,6 0,69 0,7 0,79 0,8 0,89 Total Frecuencia 15 18 27 26 25 2 6 2 0 121

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TABLA 4.4 Distribucin de Frecuencias de el Stemming Ratio for all but coal strip operatios. (KT) (Ash 1963). KT Interval 0,1 0,19 0,2 0,29 0,3 0,39 0,4 0,49 0,5 0,59 0,6 0,69 0,7 0,79 0,8 0,89 0,9 0,99 1,0 1,09 1,1 1,19 1,2 1,29 1,3 1,39 1,4 1,49 1,5 1,59 Total Frecuencia 0 6 12 18 18 25 19 13 6 14 7 7 3 2 2 152

TABLA 4.5 Valores de el Rango, Media, Moda y Mediana para KB, KH*, KJ y KT. (Ash 1963). RATIO KB KH* KJ KT MUESTRAS 284 284 121 152 RANGO 14 49 1,0 12,9 0,0 0,79 0,20 1,59 MEDIA 30 4,0 0,28 0,74 MODA 38 2,6 0,24 0,65 MEDIANA 29 3,4 0,27 0,67

4.5.3. Burden Ratio (Ash, 1963): La dimensin ms crtica e importante en voladura es aquella que est relacionada con el Burden. Estos son dos requerimientos necesarios para definir esta propiedad. Para cubrir todas las condiciones, la carga debera ser considerada como la distancia de una carga medida en forma perpendicular hacia la cara libre prxima y en la direccin en la cual el desplazamiento ms probablemente ocurrir. Su valor real depender de una combinacin de variables incluyendo las caractersticas de la roca, el explosivo. Pero cuando la roca est completamente fragmentada y ocurre poco desplazamiento o nada en absoluto, uno puede asumir que el valor crtico ha sido aproximado. Usualmente, una cantidad ligeramente menor que el valor critico es preferida en la mayora de voladuras.

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Hay muchas frmulas que proveen aproximados valores del burden que requiere clculos que son molestos o complicados para la persona en el campo. Muchos requieren el conocimiento de diversas cantidades de la roca y los explosivos, algo semejante a las fuerzas de tensin y la presin de la detonacin, etc. Por lo general, la informacin no est fcilmente disponible, no est entendida. Una gua conveniente puede servir para estimar el burden, sin embargo, es el KB ratio. La experiencia demuestra eso cuando KB = 30, la voladura puede esperar resultados satisfactorios para condiciones medias del terreno (Tabla 4.5). Para proveer un lanzamiento mayor, el valor de KB puede ser reducido debajo de 30, y subsecuentemente dimensionamientos ms finos se espera tener al resultado. Los explosivos ligeros o de baja densidad, como son field mixed ANFO mixtures, requieren necesariamente el uso de Ratios bajos KB (20 a 25), mientras densos explosivos, como los slurries y gelatinas. Explosivos Densos (Slurries y Gelatinas): Los explosivos densos permiten el uso de KB cercanos a 40. El valor seleccionado final debera ser el resultado de ajustamientos realizados para no satisfacer solo a la roca y los tipos de explosivos y densidades sino que tambin el grado de fragmentacin y el desplazamiento deseado. Para estimar el valor del KB deseado uno debera saber que las densidades para explosivos son raramente mayores que 1.6 o menos de 0,8 gr/cm3. Tambin, para la mayora de rocas que requieren de voladura, la densidad en gr/cm3 raramente excede 3.2 ni es menos que 2.2 siendo 2.7 de lejos el valor ms comn. As, la voladura puede, para aproximar primero el burden a un KB de 30 puede hacer estimaciones simples hacia 20 0 40 para satisfacer las caractersticas de la roca y el explosivo para la posterior ejerciendo una influencia mayor. As: Para explosivos suaves en rocas densas se usa KB = 20, (ANFO / MINERAL GALENA). Para explosivos pesados o densos en rocas suaves se usa KB = 40 (EMULSION / MINERAL DE ORO). Para explosivos suaves en rocas medias se usa KB = 25, (ANFO/ POLIM ORE). Para explosivos pesados en rocas medias se usa KB = 35 (EMULSION/POLY ORE). RELACIN ENTRE EL DIMETRO DE LOS EXPLOSIVOS La figura 4.12 ilustra la relacin entre el burden y el dimetro de los explosivos y pueden ser usados para hacer estimaciones rpidas. Deberia ser notado, sin embargo, que el burden debe ser mas cuidadosamente seleccionado para small diameter blastholes que para cargas mayores, una adecuada apreciacin conformo la experiencia en campo.

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4.5.4. Hole Depth Ratio (Ash, 1963): Como una regla general, un blasthole nunca debera ser perforado a profundidades menores que la dimensin del burden si se quiere evitar sobreroturas y craterizaciones. En la prctica los taladros son generalmente perforados de 1 a 4 veces la dimensin del burden. La voladura es frecuentemente diseada con un valor de KH de 2.6 (Tabla 4.5).

4.5.5 Subdrilling Ratio (Ash, 1963) La razn primaria para barrenos de perforar debajo de piso el nivel (o el grado) debe asegurar que una cara llena estar removida. Los pisos accidentados causados por jorobas o dedos del pie generalmente crean problemas para posteriores explosiones, como para cargar y las operaciones de transporte.

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Para la mayora de condiciones, la subperforacin requerida (J) nunca debera estar menos de 0.2 la carga de dimensin, un KJ de al menos 0.3 heing preferido para arimeces (tabla 4.5) muy macizas La razn primaria para perforar blastholes debajo del nivel del piso para asegurar que una cara llena siempre debe ser removida. Los pisos accidentados causados por humps o toes generalmente crean para posteriores voladuras, como para el carguo y las operaciones de transporte. Para la mayora de condiciones, la sobre perforacin (J) requerida nunca debria ser menos que 0.2 la dimensin del burden, un KJ de al menos 0.3 preferido para ledges masivos.

La cantidad de Sobreperforacin necesaria lgicamente depende de las caractersticas estructurales y densidad de el borde, pero tambin de la direccin de los blastholes, en blastholes inclinados requiere una baja sobreperforacion, y en blastholes no se requiere ninguna sobreperforacion . Bajo ciertas condiciones no se requiere sobre perforacin para taladros verticales, como es el caso de algunas minas de carbn o canteras habiendo una particin pronunciada a nivel del terreno. Por consiguiente para perforar en rocas masivas, al menos 0,3 el burden debajo del el piso garantiza que alturas llenas en borde sea obtenido, provisto, claro est, que un valor correcto KH es tambin usado. 4.5.6 Stemming Ratio (Ash, 1969): Collar y stemming se refieren a menudo a lo mismo. Sin embargo, stemming se refiere al relleno de barrenos en los materiales de la regin del collar como drill cuttings para confinar los gases explosivos. But stemming and the amount of collar, the latter being the unloaded portion of a blasthole other functions to confining gases. ENERGY AND STRESSING: Ya que una energa en forma de honda viajar ms rpido en una roca solida, que en un material stemming menos denso no tan consolidado, el stress ocurrir ms temprano en el material solido, que el stress que puede ser logrado en material stemming solido compactado. As la cantidad de collar que se deja (T), ya sea que se haiga usado o no el stemming, determina el stress en la regin. USE OF STEMMING: El uso de material stemming ayuda a confinar los gases por la accin retardada (delayed action) que debera ser lo suficientemente larga en time duration para permitir su accin o desempeo el trabajo necesario antes del movimiento de la roca y pueda ocurrir la expulsin del stemming.

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Usualmente un valor de KT menor a 1 en roca solida ocasionara ocasionara algunos cratering con backbreack and posible violence, particularmente para collar priming of charges. Sin embargo si hay discontinuidades en la regin del collar, la reflexin y la refraccin de las ondas de energa reducen los efectos en la direccin de la longitud de la carga. REDUCTION KT VALUE. Usualmente el valor de KT puede ser reducido bajo ciertas circunstancias, la cantidad depende del grado de reduccin de energa en la densidad o las interfaces estructurales. La experiencia de campo muestra que un valor KT de 0.7 es una aproximacin razonable para el control de estabilidad de air blast y stress en la regin del collar. 4.5.7. Spacing Ratio (ASH, 1963): La voladura comercial usualmente requiere el uso de mltiples blastholes, hacindolo necesario para blasters a conocer ya sea que exista o no algunos efectos comunes entre cargas. Si las cargas adyacentes son iniciadas separadamente (en secuencia) con un intervalo time delay de suficiente longitud para permitir que cada carga complete su accin entera de explosin, entonces all no existe interaccin en sus energy waves. Sin mebrago, si el time interval para iniciar cargas adyacentes son reducidas, entonces puede tener como resultado efectos complejos. INITIATION TIMING AND SPACING: La forma en la cual la roca entre holes es rota depende no solamente del sistema particular inintiation timing usado sino que tambin de la dimension del espaciamiento. La energa ideal de equilibrio entre cargas esta usualmente completa cuando la dimension del espaciamiento es casi igual al doble del burden (KS = 2) cuando las cargas son iniciadas simultneamente. Para long-interval delays, el espaciamiento debera aproximarse al burden, o KS = 1. VALUES FOR SHORT PERIOD DELAYS: For short- period dealys, el valor de KS puede variar de 1 a 2 dependiendo del el intervalo usado. Sin embargo ya que los planos estructurales de debilidad tal cmo las fisuras, etc., no son de hecho perpendiculares las unas de las otras, el valor exacto para KS normalmente puede variar de 1.2 a 1.8, el valor escogido deber ser ajustado a la medida para las condiciones locales. La mayora de dificultades resultado de la voladura pueden ser atribuidos a el uso de una inadecuada relacin de KS. 4.5.8 Resumen (Ash, 1963): La mayora de dificultades en la voladura ocurren por una falta en el entendimiento de cmo se rompe o quiebra la roca y el uso de prcticas inapropiadas de colocacin de la carga (charge placement) and (timing initiation).

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La indicacin de las causas referidas a lo que pudo estar mal a menudo son reveladas por cmo funciona o como se desempea una carga explosiva: resultados no uniformes de la voladura, quedan toes, ocurrencia de back breack and violence, y la existencia de otros efectos similares que son indeseables. STANDARS AND EVALUATION OF BLASTS: Con tal de que los explosivos empleados sean los correctos, ciertas normas pueden ser aplicadas, para ayudar en la evaluacin de las detonaciones. Estas normas pueden ayudar a proveer lneas directivas en lo que se refiere a cual direccin deberan estar hechos los ajustes para corregir cualquier dificultades. Las normas son prcticas y fcil de aplicarlas, basndose en dos fundamentalmente, usualmente tiene que ver con cantidades: El dimetro de los explosivos y la altura del banco. Estos standars son los siguientes: KB = 20 a 40 (promedio 30). KH = 1-1/2 a 4 (promedio 2.6). KJ = 0.3 minimo. KT = 0.5 a 1 (promedio 0.7). KS = 1 a 2. USEFUL OF THE STANDARDS: Se encontrara que las normas son realmente convenientes y tiles, after very little practice, no solo para el diseo inicial de la voladura sino tambin en proveer pautas en las cuales se va a corregir las dificultades formales de la voladura que invariablemente ocurren de vez en cuando. De cualquier forma uno debe darse cuenta que los standards en ello are not cure-alls, desde que las voladuras dependen de las consideraciones de los costos y la seguridad como tambin de las calidades de los explosivos usados, y las tcnicas de voladura empleados. 4.6. Determinacin de KB: La dimensin clave requerida en el desarrollo de el diseo de una voladura est basado en hallar el burden, a su vez, est relacionado al dimetro del hole mediante el burden factor KB. B = KB El valor para KB, KB = 25.

Ha sido encontrado por el presente autor y otros, para trabajar adecuadamente para una gran variedad de dimetros cuando se usa ANFO en rocas de densidad media (SG = 2.65). Es necesaria alguna gua referente a la seleccin de KB al usar explosivos en rocas con otras densidades. La aproximacin descrita en esta seleccin es propuesta como una primera aproximacin.

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El desarrollo de la ecuacin bsica para KB puede ser hecho primero usando unidades de el sistema mtrico y formulas equivalentes en el sistema ingles simplemente sern mejoradas. Adems de esos parmetros ya introducidos los siguientes son necesarios: SGE = Gravedad Especifica del Explosivo. SGR = Gravedad Especfica de la Roca. PFEXP = Powder Factor (Kg/ton). TF = Factor de tonelaje (m3/ton).

La geometra bsica es mostrada en la figura 4.13 where one blasthole form the round has been isolated (apartado). El nmero de toneladas rotas (TR) es dado por:

TR = KS KH B3 x SGR x H2ODonde: B = Burden (m). H2O = Densidad del agua (mt/m3) Desde que, en el sistema mtrico: H2O = 1 mt/m3.

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This term will not be carried the remaining equations. Conociendo el powder factor requerido para proporcionar el grado de fragmentacin deseada (PFEXP), la cantidad de explosivo requerido (ERQD) es:

ERQD = TR x PFEXP = KS KH B3 x SGR x PFEXPLa cantidad total de explosivo disponible (EAVL) es:

................................. (4.32)

EAVL = (De)2 (BKH + BKJ - BKT) SGE ..............................................(4.33) EAVL = B (De)2 (KH + KJ - KT) SGEDonde: De = Diametro del Explosivo. Ajustando la cantidad de explosivo requerido para esos rendimientos disponibles:

KS KH B3 x SGR x PFEXP = B (De)2 (KH + KJ - KT) SGE .................(4.34)Resolviendo la ecuacin (4.34) para B:

B = De [( ) (

)(

)(

)]1/2 ....................................(4.35)

Como puede verse comparando la ecuacin (4.35) a la ecuacin (4.11) es igual a:

B = KBD ............................................................................................... (4.11) KB = [( ) ( )( )( )]1/2 ........................................(4.36)

El powder factor basado en el explosivo real usado (PFEXP) puede ser en la ecuacin (4.36) por el equivalente ANFO powder factor (PFANFO)

PFEXP =

.................................................................................. (4.37)

Donde SANFO = realative weight strength del explosivo EXP a ANFO. Entonces la ecuacin (4.36) se convierte en:

KB = [( ) (

)(

)(

)]1/2 ......................................(4.38)

sta es realmente una frmula poderosa como ser demostrada a travs de una serie de ejemplos.

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Ejemplo 1. Una de las formas principales que la ecuacin puede ser usada, es estudiar el efecto del cambio de explosivo en el modelo de la voladura (blasting pattern) mientras se mantienen otros factores del diseo. Dimetro del Hole. Altura del Banco. Tipo de Roca. Spacing Ratio KS. Subdrill Ratio KJ. Stemming Ratio KT. El bench height ratio KH depende del burden el cual a su vez depende de KH. Por lo tanto se modificar. La aproximacin es, por consiguiente, para describir la ecuacin (4.38) dos veces (twice) usando subndices para hacer denotar el Explosivo 1 y el Explosivo 2. Explosivo 1:

KB1 = [ ) (Explosivo 2:

)(

)1 (

)1]1/2 ......................................(4.39)

KB2 = [( ) (

)(

)2 (

)2]1/2 ......................................... (4.40)

Al tomar el ratio de las ecuaciones (4.40) y (4.39) uno encuentra que:1/2

=

............................ (4.41)

Si el ANFO equivalent powder factor se mantiene constante (caso a menudo), entonces la ecuacin (4.41) se reduce a: =2* 1

................................. (4.42) DESPRECIABLE.

Si la variacin de KH con modificarse es desechada, entonces:2

=

1

Y la expresin simplificada llega a ser:

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=

........................................................................................ (4.44)

As, como una primera aproximacin, el ratio KB es igual a la raz cuadrada del Bulk Strength Ratio para los explosivos involucrados. Para pulir (refine) el valor de KB2, un proceso de interaccin implicando las tres ecuaciones B2 = KB2 * De ........................................................................................................ (4.45) KH2 = KB2 = KB1 ............................................................................................................... (4.46) .......................................... (4.42)

son usadas en secuencia. El valor inicial de KB2 es substituido en la ecuacin (4.45) y solucionando a B2. El valor de KH2 es entonces introducido en la ecuacin (4.46) que es introducido en la ecuacin (4.42). El valor resultante de KB2 es comparado con el inicial estimado. Si son lo mismo, entonces el proceso se detiene. En el caso que no, este nuevo valor de KB2 se introduce en la ecuacin (4.45) y el proceso contina. Ello converge rpidamente a una solucin estable. Ejemplo 2: El mismo procedimiento puede ser usado para evaluar los efectos de cambio de otras variables. La densidad de la roca es uno de los parmetros de inters. La ecuacin (4.38) esta descrita asumiendo dos materiales que tienen densidades diferentes (specific gravities). Material Density 1: KB1 = Material Density 2: KB2 = .................................................... (4.48) .................................................... (4.47)

Aunque no necesariamente ser asumido que lo siguiente permanezca constante: Hole Diameter. Explosive. Bench Height. Spacing Ratio KS. Subdrill Ratio KJ. Stemming Ratio KT.

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El bench height ratio KH depende del burden, el cual depende de KB y por lo tanto cambiara. Dividiendo la ecuacin (4.48) por la ecuacin (4.47) uno encuentra que: = ...................................... (4.49)

Si la variacin de KH con burden cambiante es desatendida (neglected), entonces como una aproximacin: = Una vez que el valor inicial de KB es encontrado, un proceso de interaccin (interation) implica las tres ecuaciones B2 = KB2 * De ......................................................................................................... (4.45) KH2 = .............................................................................................................. (4.46)

=

................................................ (4.49)

Es realizado hasta que un valor estable para KB2 sea obtenido. En el sistema ingls. La ecuacin (4.38) es adecuada: KB = (2000)1/2 ......................................... (4.51)

Donde: PFANFO = ANFO equivalent powder factor (lbs/ton), 20000 = lbs/ton. El usar el proceso de iteracin es importante para mantener o conservar un set coherente de unidades. As, si el burden est expresado en pies, entonces el dimetro del taladro en la ecuacin (4.45), por ejemplo, tambin debe estar en pies. 4.7 SIMULATION OD DIFFERENT DESIGN ALTERNATIVES: En la seccin 4.5 una basae teorica para evaluar diferentes alternativas de diseo fueron presentados. Here two design variation will be considered strating with the pattern in use at the mine today. Hole Diameter = 12 in. Bench Height = 40 ft. Burden = 25 ft. Spacing = 29 ft. Subdrill = 7 ft.

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Stemming = 17 ft. ANFO: SANFO = 1.0 Q = 912 cal/gm. Rock: SG = 2.65. PFANFO = 0.5 lbs/ton.

Una interrogante podra ser que pattern se usara en taladros de 15 pulgadas de dimetro. Usando la ecuacin (4.51), uno lo hara primero determinando el valor actual de KB. Los valores de entrada requeridos son: KH = 40/25 = 1.6 KJ = 7/25 = 0.3 KT = 17/25 = 0.7 KS = 29/25 = 1.15 SGEXP = 0.82 SGROCA = 2.65 SANFO = 1 PFANFO = 0.50 lbs/ton. Sustituyendo estos valores en la ecuacin (4.51) se encuentra que:

KB =

1/2

=

= 25.2

Esto es lo que podra haberse esperado usando las pautas de Ash (1963). Para holes de 15 pulgadas de dimetro, la primera aproximacin para el burden sera:

B = KB

= 25.2

= 31.5 ft.

Esto sin embargo cambia el valor de KH a.

KH =

=

= 1.27

Substituyendo esto en la ecuacin (4.51) conservando todos los otros valores constantes, se

encuentra que. KB =1/2

= 24.1

Este proceso es repetido a travs de varias iteraciones hasta encontrar un KB estable, el cual es: KB = 24.3

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El diseo resultante con el dimetro de 15 in, es: B = 30 ft. S = 34.5 ft. T = 21 ft. J = 9 ft. El Powder Factor:

PF ANFO =Es ligeramente diferente al valor esperado de 0.5 debido a los redondeos. Como fue sealado anteriormente, este patrn seria esperado para producir una fragmentacin mas apera o tosca que con los holes de 12 de dimetro. Para mantener la misma fragmentacin, el powder factor debera ser incrementado. Esto puede ser fcilmente incluido en el siguiente clculo. Otra posible pregunta trata de lo que ocurrira al pattern si el explosivo se cambia asumiendo que la mina considera cambiar el ANFO por el heavy ANFO con las siguientes propiedades: SG = 1.10, Q = 815 cal/gm. El wieght strength de este producto respecto al ANFO es:

SANFO =

= 0.89

Usando la ecuacin (4.44) el valor de KB2 es: KB2 = KB1 Ya que: KB1 = 25.2 Entonces: KB2 = 27.5 El nuevo burden sera: B2 = 27.5 Y, KH2 quedara: KH2 = = 1.42 = 28.1 ft. = 1.09KB1

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Este valor es sustituido en la ecuacin (4.49) para llegar a una nueva aproximacin para KB2:

KB2 = KB1

*

2*

La mayora de los trminos son constantes, y en este caso pueden ser simplificados a. KB2 = (25.2) KB2 = 34.1 Sustituyendo KH2 = 1.42 en la ecuacin (4.52): KB2 = 26.95 El nuevo valor del burden es: B2 = 26.95 = 27.5 ft.

El correspondiente valor de KH2 es: KH2 = = = 1.45

Este valor es sustituido en la ecuacin (4.52) y el proceso continua hasta encontrar un resultado de KB2 estable. En este caso es: B2 = 27.0 El Blast Pattern sera: B = 27.0 (12.25/12) = 27.6 ft. S = 31.7 ft. J = 8.3 ft. T = 19.3 ft. El powder factor sera:

PFACTUAL =

= 0.563 lbs/ton

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Entonces el powder factor equivalente ANFO estara dado por: PFANFO = PFACTUAL * SANFO = 0.56 * 0.89 = 0.50 lbs/ton el cual es esperado. Como es indicado, para la valuacin del documento de diferentes diseos de voladura es muy general. Los costos asociados a los diferentes diseos para traducir el resultado en una esperada fragmentacin costo por tonelada.

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