II. Perforacion y Voladura en Mineria Subterranea

Curso Taller:

PERFORACION Y VOLADURA DE ROCASPERFORACION Y VOLADURA DE ROCASPERFORACION Y VOLADURA DE ROCASPERFORACION Y VOLADURA DE ROCASTECNOLOGIA Y COSTOSTECNOLOGIA Y COSTOSTECNOLOGIA Y COSTOSTECNOLOGIA Y COSTOS

SESIN II: PERFORACIN Y VOLADURA DE ROCAS EN MINERIA SUBTERRANEA

TECNOLOGIA Y COSTOSTECNOLOGIA Y COSTOSTECNOLOGIA Y COSTOSTECNOLOGIA Y COSTOS

Ing. Fredy Ponce R.Lima - Per, 28, 29 y 30 Septiembre 2011

1) INTRODUCCIN.2) FACTORES PROPIOS DE LA PERFORACIN Y VOLADURA.3) EXPLOSIVOS UTLIZADOS EN MINERIA SUBTERRANEA.4) DISEO Y CLCULO DE MALLA DE PERFORACIN HORIZONTALES.

Sesin IISesin II:: PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS EN MINERIA PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS EN MINERIA SUBTERRANEASUBTERRANEA

DIA MIERCOLES 28 SEPTIEMBRE 2011

Contenido:

5) CASO PRCTICO N1: CLCULO DE MALLA DE PERFORACION PARA UN TNEL.

6) EVALUACIN DE LOS DISPAROS.7) COSTOS DE PERFORACIN Y VOLADURA EN MINERA SUBTERRNEA.

Ing. Fredy Ponce R.

1)1)1)1) INTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCION

Curso Taller:PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS

TECNOLOGIA Y COSTOS

1)1)1)1) INTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCION

Ing. Fredy Ponce R.

Un factor importante para mantener en la mina un flujo constante de mineral a la planta concentradora, es controlar el grado de fragmentacin.

El desarrollo tecnolgico de los equipos de perforacin y de voladura debe orientarse a una mayor precisin

1. INTRODUCCION1. INTRODUCCION

y de voladura debe orientarse a una mayor precisin para lograr un ptimo grado de fragmentacin en el minado de los tajeos de produccin.

Ing. Fredy Ponce R.

Optimizar el grado de fragmentacin del mineral disparado a fin de economizar costos en los ciclos de carguo, transporte, izaje y chancado primario.

Analizar los resultados de la voladura de acuerdo a las dimensiones de las mallas de perforacin.

2. OBJETIVOS2. OBJETIVOS

dimensiones de las mallas de perforacin.

Evaluar la incidencia de los costos y dar recomendaciones que ms convienen para mejor la productividad de la mina.

Ing. Fredy Ponce R.

2)2)2)2) FACTORES PROPIOS DE LA FACTORES PROPIOS DE LA FACTORES PROPIOS DE LA FACTORES PROPIOS DE LA


TECNOLOGIA Y COSTOS

2)2)2)2) FACTORES PROPIOS DE LA FACTORES PROPIOS DE LA FACTORES PROPIOS DE LA FACTORES PROPIOS DE LA PERFORACION Y VOLADURAPERFORACION Y VOLADURAPERFORACION Y VOLADURAPERFORACION Y VOLADURA

Ing. Fredy Ponce R.

La fragmentacin de las rocas y minerales mediante voladura con explosivos es afectado por diversos parmetros, los que se puede agrupar en los siguientes:1) Parmetros de Roca:

Tenacidad o fuerza cohesiva de roca (resistencia a la rotura)

Densidad o densidad especfica

1. FACTORES PROPIOS DE LA PERFORACIN Y VOLADURA

Densidad o densidad especfica Estructura o textura de la roca (maciza, estratificada,

fallada, fisurada, alterada, etc.) Velocidad de propagacin o frecuencia ssmica. Impedancia caracterstica

2) Parmetros del explosivo: Densidad Velocidad de detonacin Presin de detonacin Volumen de gases Niveles de energa disponible

3. Parmetros de Carga y Geometra del Disparo: Dimetro de la carga explosiva Factor de acoplamiento Distribucin de carga Sistema de encendido Dimetro del taladro Malla de perforacin (Burden y Espaciamiento) Longitud del taladro

a) Seccin del frenteb) Tipo de rocac) Nmero de taladrosd) Dimetro de taladrose) Profundidad de taladros (Longitud)f) Tipo de explosivo a emplearg) Tipo de iniciacin a emplear

PARAMETROS QUE INFLUYEN EN LA VOLADURA DE UN FRENTEPARAMETROS QUE INFLUYEN EN LA VOLADURA DE UN FRENTE

g) Tipo de iniciacin a emplearLa cantidad de carga explosiva es funcin de:a) Seccin del tnelb) Tenacidad de la roca (Dureza).

RendimientoOptimo de

Diseo deVoladura

Evaluacin deRendimiento

EvaluacinArea Trabajo

Ajustedel Diseo

Preparacin de Area de Disparo

VOLADURA EFICIENTE UN PROCESO DE MEJORAMIENTO CONTINUO

Optimo deVoladura

Marcacinde Malla

Chequeo de Carguo

Evaluacinde Voladura

Carguo deTaladros

Evaluacinde Perforacin

Perforacinde Taladros

2. 2. FACTORES DE MAYOR INFLUENCIA QUE FACTORES DE MAYOR INFLUENCIA QUE AFECTAN EL RENDIMIENTO DE VOLADURAAFECTAN EL RENDIMIENTO DE VOLADURA

A) CONTROL DE CALIDADProcedimiento para los diseos e implementacin de diseos de voladuras deben ser definidos, documentados, seguidos y auditados para asegurar el control de calidad

B) COMUNICACIONUna voladura optimizada requiere buena comunicacin entre los miembros de cada grupo y buena interaccin entre grupos.

Ing. Fredy Ponce R.

3.3. TRES CLAVES DE DISEO PARA RENDIMIENTO TRES CLAVES DE DISEO PARA RENDIMIENTO OPTIMO DE EXPLOSIVOSOPTIMO DE EXPLOSIVOS

A) Distribucin de Energa

B) Confinamiento de EnergaEnerga

C) Nivel de Energa de Explosivos

Ing. Fredy Ponce R.

La energa debe ser distribuida uniformemente para lograr una fragmentacin uniforme.a) Relacin adecuada entre dimetro de taladro y la altura de

banco (longitud de taladro),b) Relacin adecuada entre burden y espaciamiento.c) Implementacin cuidadosa del diseo.

A)A) Distribucin de Energa de Explosivos en la Masa RocosaDistribucin de Energa de Explosivos en la Masa Rocosa

B)B) Confinamiento de Energa del ExplosivoConfinamiento de Energa del Explosivo La energa del explosivo debe ser confinada suficiente tiempo

despus de detonacin para establecer facturas y desplazar el material.

El paso de menor resistencia del explosivo debe ser controlado.

Los taladros deben ser cargados de acuerdo a la geologa. Use longitud y material de taco adecuado.

B)B) Confinamiento de Energa del ExplosivoConfinamiento de Energa del Explosivo

Ing. Fredy Ponce R.

El nivel de energa debe ser suficiente para sobreponerse a la fuerza estructural y su masa rocosa y a la vez proveer desplazamiento controlado,

Determinar el nivel de energa en el grado de

C)C) Nivel de Energa del ExplosivoNivel de Energa del Explosivo

Elija la configuracin de tiempos de acuerdo a las condiciones de campo.

Use retardos bastantes exactos.

Determinar el nivel de energa en el grado de fragmentacin y desplazamiento controlado

Tomar en cuenta la sensitividad del sitio. Evaluar explosivos de alta energa para condiciones

especiales del sitio (burden, espaciamiento). Mantener un control de calidad del explosivo con prueba de

rutinas.

Ing. Fredy Ponce R.

3)3)3)3) EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN


TECNOLOGIA Y COSTOS

3)3)3)3) EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN MINERIA SUBTERRANEAMINERIA SUBTERRANEAMINERIA SUBTERRANEAMINERIA SUBTERRANEA

Ing. Fredy Ponce R.

Son productos qumicos que encierran un enorme potencial de energa, que bajo la accin de un fulminante u otro estmulo externo reaccionan instantneamente con gran violencia, generando:1) Un fuerte efecto de impacto que tritura la roca.2) Un gran volumen de gases que se expanden

con gran energa, desplazando los fragmentos . Los explosivos son una mezcla de sustancias normalmente slidas y/o

lquidas: oxidante, combustible y el sensibilizador, que al ser iniciadas dan

1. DEFINICION1. DEFINICION

lquidas: oxidante, combustible y el sensibilizador, que al ser iniciadas dan lugar a una reaccin exotrmica altamente rpida generando una elevada energa de choque y productos gaseosos a alta temperatura que nos permite fragmentar la roca.

Se fabrican con diferentes caractersticas de desempeo, dimensiones y resistencia al agua, segn se requiera.

Efectos relacionados a la Presin de Detonacin y a la Presin de Explosin, que definen las caractersticas de cada explosivo y su accin en la mecnica de rotura.

Ing. Fredy Ponce R.

RESUMEN DE PRODUCTOS PARA VOLADURA

A) EXPLOSIVOS ROMPEDORES ENCARTUCHADOS: Dinamitas (NG) Emulsiones sensibles Hidrogeles sensibles

B) AGENTES DE VOLADURA A GRANEL: ANFO ANFOs preparados reforzados ANFOs preparados reforzados Emulsiones Hidrogeles

C) EXPLOSIVOS ESPECIALES: Para voladura controlada. Conos rompedores. Boosters de Pentolita (Taladros largos). Explosivos moldeables para plasteo.

2. TIPOS DE ENERGA DE LOS EXPLOSIVOSCuando los explosivos reaccionan qumicamente, se liberan dos tipos principales de energa. El primero se llama energa de choque y el segundo, energa de gas. Ambos tipos de energa se liberan durante el proceso de detonacin.A) ENERGIA DE CHOQUE

Slo se produce en altos explosivos, viaja a travs del explosivo antes que la energa de gas sea liberada. Por lo tanto, hay dos presiones distintas y separadas, resultado de la reaccin de un alto explosivo y slo una en el caso de un bajo explosivo. La presin de choque es una presin transitoria que viaja a travs del explosivo a la velocidad de reaccin y es seguida de la presin de gas.

La energa de choque resulta de la presin de detonacin de la explosin.

Ing. Fredy Ponce R.

A) ENERGIA DE CHOQUE PRESION DE DETONACION.- Est en funcin directa de la

densidad del explosivo y la velocidad de detonacin, y se calcula multiplicando la densidad del explosivo por la velocidad de detonacin al cuadrado, y es una forma de energa cintica.

PD = 0,25 x De x VOD2Donde:PD : presin de detonacin (Mpa).De : densidad del explosivo (g/cm3).VOD : velocidad de detonacin del explosivo (m/s)VOD : velocidad de detonacin del explosivo (m/s)

Ing. Fredy Ponce R.

PARTICION DE ENERGIA EN UNA VOLADURADETONACION

DETONACION DEL EXPLOSIVOINTERACCION CON LA ROCA

ONDA DE CHOQUE 20% GASES A ALTA PRESION 80%

FRAGMENTACION GRIETAS RADIALES Y CIRCUNFERENCIALES

GRIETAS POR REFLEXION

10%

5%

DESCRIPCION DE LOS MECANISMOS QUE ACTUAN

GRIETAS POR REFLEXION PROPAGACION DE GRIETAS GRIETAS POR REFLEXION

PROYECCIONFORMA DE ESCOMBRO

ONDA AEREA2%

VIBRACIONES4%

1%

28%

50%

Las propiedades bsicas de un explosivo son:

1)Densidad2)Resistencia al agua3)Sensibilidad

3. PROPIEDADES BASICAS DE LOS EXPLOSIVOS

3)Sensibilidad4)Estabilidad qumica5)Balance de oxgeno6)Generacin de gases7)Impedancia

4. CARACTERISTICAS QUE DESCRIBEN EL DESEMPEO DE LOS EXPLOSIVOS

En el proceso de seleccin de un explosivo, las condiciones ambientales pueden eliminar el uso de ciertos tipos de explosivos en un proyecto en particular.

Despus de las condiciones ambientales, se deben considerar las caractersticas de desempeo de los explosivos, entre cuyas principales se elegirn las que ms convengan al tipo de aplicacin que precisemos, tenemos:de aplicacin que precisemos, tenemos:1) Velocidad de Detonacin (VOD).2) Presin de Detonacin.3) Presin de Taladro.4) Energa Disponible.5) Potencia Absoluta en Peso.6) Potencia Absoluta en Volumen.7) Potencia Relativa en Peso.

5. EXPLOSIVOS COMERCIALES

Los productos que se utilizan cmo carga principal en los taladros pueden dividirse en tres categoras genricas: las dinamitas, Anfo y las emulsiones.

Las tres categoras genricas discutidas en esta seccin son altos explosivos desde el punto de vista de que todos ellos detonan y generan onda de choque.detonan y generan onda de choque.

Por otro lado, comnmente se nombra a algunos de estos explosivos por otros nombres tales cmo agentes explosivos.

Ing. Fredy Ponce R.

Los explosivos industriales se clasifican segn su composicin y tecnologa de mezcla en:

1)Dinamitas 2)Nitrato de Amonio3)Anfos

TIPOS DE EXPLOSIVOS INDUSTRIALESTIPOS DE EXPLOSIVOS INDUSTRIALES

3)Anfos4)Hidrogeles5)Emulsiones6)Iniciadores y Rompedores

Mezclas explosivas cuyo sensibilizador es la nitroglicerina.Tipos:- Gelatinas (amongelatina)- Semigelatinas (tronex) - Granuladas (permicarb,

6. DINAMITAS6. DINAMITAS

- Granuladas (permicarb, samsonita)Usos principales:excavaciones subterrneas y de superficie, tanto en faenas mineras como en obras civiles.

CLASIFICACION DE LAS CLASIFICACION DE LAS DINAMITASDINAMITAS

1) GELATINAS2) SEMIGELATINAS3) PULVERULENTAS

6.1) DINAMITA GELATINA Se caracteriza por el alto poder rompedor, alta velocidad

de detonacin, su uso est orientada para rocas duras a extremadamente duras, buena resistencia al agua.

Caractersticas:- Densidad: de 1.30 a 1.50 g/cc- Porcentaje de nitroglicerina: entre 20% a 35%.- Porcentaje de nitroglicerina: entre 20% a 35%.- Velocidad de detonacin: de 5,000 a 6,500 m/s.- Consistencia plstica.- Elevado poder triturador para rocas duras.- Gran resistencia al agua para trabajos subacuticos.

6.2) DINAMITA SEMIGELATINA Se caracteriza por el alto poder rompedor, buena

resistencia al agua, su uso es para rocas de dureza intermedia a altas.

Caractersticas:- Densidad: de 1.08 a 1.2 g/cc.- Porcentaje de nitroglicerina: entre 10% a 19%.- Porcentaje de nitroglicerina: entre 10% a 19%.- Velocidad de detonacin: de 3,500 a 4,500 m/s- De consistencia semi gelatinosa.- Adecuada para rocas semiduras y hmedas.

6.3) DINAMITA PULVERULENTA Se caracteriza por el empuje y poder rompedor, se

utilizan para voladuras en rocas blandas a intermedia, baja resistencia al agua.

Caractersticas:- Densidad: de 1.02 a 1.05 g/cc.- Porcentaje de nitroglicerina: es menor a 10 %- Porcentaje de nitroglicerina: es menor a 10 %- Velocidad de detonacin: de 3,400 a 3,600 m/s.- De consistencia granular a gruesa pulverulenta.- Adecuada para rocas suaves, friables y en taladros

secos.

El ANFO es un agente de voladura granular, seco, compuesto por una mezcla de Nitrato de Amonio poroso y petrleo diesel N2.

La mezcla ideal corresponde al 94,40 % de Nitrato de Amonio (oxidante) y 5,60 % de petrleo (combustible), en pesos, para el mejor balance de oxgeno en la detonacin.

Esta mezcla proporciona el 100% de energa til y la menor generacin de gases nocivos.

Nitrato de Amonio + Diesel

7. ANFO7. ANFO

Nitrato de Amonio + DieselNH4NO3 + CH294,40% 5,60%

Genera los siguientes gases:CO2 N2 H2O17% 33% 50%NOx CO

Gases Nitrosos Monxidos de Carbono

Ing. Fredy Ponce R.

MEZCLA DEL ANFOMEZCLA DEL ANFO

94% NA Prill + 6% Petrleo ANFO

ANFO

MEZCLA: Nitrato de Amonio (NH4NO3) y Petrleo D2 (CnHm) PROPORCIN: 94% NA + 6% Petrleo (Balance de Oxgeno)

Ing. Fredy Ponce R.

La liberacin de energa ptima se obtiene con una mezcla que contenga 94,50% de nitrato de amonio y 5,50% de fuel oil, aproximadamente.

Un contenido mayor o menor de fuel oil ocasiona prdida de Velocidad de Detonacin (VOD) y la formacin de gases nocivos.

ANFOANFO

La prdida de energa es menor cuando hay un pequeo exceso de combustible.

16,000

14,000

12,000

VELOCIDAD DE DETONACIN (VOD)VS, PROPORCIN DE PETRLEO

(AN/FO de 0.85 g/cm3 en 6 confinado)

V

O

D

(

p

i

e

s

/

s

e

g

)

12,000

10,000

8,000

6,0000 2 4 6 8

V

O

D

(

p

i

e

s

/

Fuel Content (%)

VARIACIN DE LA ENERGA TERMODINMICA Y VOD DEL ANFO VS. EL CONTENIDO DE PETRLEO

Ing. Fredy Ponce R.

PORCENTAJE DE PETROLEOPORCENTAJE DE PETROLEO

CONTENIDO DE PETRLEO EN EL ANFO

En el grfico anterior se aprecia la influencia que tiene el porcentaje de combustible sobre la energa desprendida y velocidad de detonacin.

Se ve que no interesan ni porcentajes inferiores ni superiores al indicado si se pretende obtener el mximo rendimiento en las voladuras.

El contenido de combustible afecta tambin a la cantidad de El contenido de combustible afecta tambin a la cantidad de gases nocivos desprendidos en la explosin (CO + NO); cuando en las voladuras los humos producidos tienen color naranja, esto es un indicativo de un porcentaje insuficiente de petrleo, o que el ANFO ha absorbido agua de los taladros, o no se ha iniciado correctamente.

Ing. Fredy Ponce R.

1) Alto explosivo que al momento de la detonacin rompe y empuja proyectando al macizo rocoso por efecto de la generacin de mayor cantidad de gases.

2) Los poros actan como elementos sensibilizadores en su detonacin.

3) Iniciacin: Requiere de un booster o iniciador de alta o similar VOD, es insensible al fulminante N8.

CARACTERISTICAS CARACTERISTICAS TECNICAS DEL ANFOTECNICAS DEL ANFO

similar VOD, es insensible al fulminante N8.4) Velocidad de detonacin: es relativamente baja (2,400

4,650 m/s), por lo que son poco brisantes, generan un buen volumen de gases, por lo que son preferentemente expansores o empujadores.

5) Su mayor limitacin es la nula resistencia al agua.6) Sus densidades van de 0,80 a 85 g/cm.

7) El ejemplo ms tpico es el ANFO convencional (94,4% nitrato de amonio - 5,6% petrleo diesel N2) con 2,500 a 3,000 m/s de velocidad y 45 kbar de presin de detonacin.

8) Su empleo en subterrneo est limitado a frentes autorizados por el MEM, debe haber una buena ventilacin, con un flujo de aire a una velocidad no menor de 25 m/minuto.

CARACTERISTICAS CARACTERISTICAS TECNICAS DEL ANFOTECNICAS DEL ANFO

m/minuto.9) Su carguo de realiza con cargadores neumticos

porttiles (ANFOLOADER).10)En Tajo Abierto suele emplearse camiones cargadores con

sistemas computarizados.

HUMOS PRODUCIDOS POR DIFERENTESHUMOS PRODUCIDOS POR DIFERENTESPORCENTAJES DE PETRLEOPORCENTAJES DE PETRLEO

Ing. Fredy Ponce R.

4 4 6 6

La variacin de sensibilidad con la cantidad de combustible tambin vara, con un 2% de petrleo la iniciacin puede conseguirse con un detonador, aunque la energa disponible es muy baja y con una cantidad superior al 7% la sensibilidad inicial decrece notablemente.

SENSIBILIDAD DEL ANFO A LA INICIACIN

PETROLEO (%)PETROLEO (%)

INFLUENCIA DEL CONTENIDO DE AGUA SOBRE LA VELOCIDAD DE DETONACIN DEL ANFO

Como se ha mencionado anteriormente, con el Nitrato de Amonio, el agua es el principal enemigo del ANFO, ya que ste absorbe una gran cantidad de calor para su vaporizacin y baja considerablemente la potencia del explosivo.

En cargas de 76 mm de dimetro una humedad superior al 10 % produce la insensibilidad del agente explosivo. En tales casos el nico recurso de empleo consiste en envolver el ANFO en recipientes o bolsas impermeables al agua.

PORCENTAJE DE AGUAPORCENTAJE DE AGUA

La densidad tiene importancia para la velocidad de detonacin y los efectos de impacto de un explosivo.

Conforme la densidad del ANFO aumenta, entonces la velocidad de detonacin se eleva, pero es ms difcil conseguir la iniciacin. Por encima de una densidad de 1,20 g/cm3, el ANFO se vuelve inerte no pudiendo ser detonado.

Mtodos de control:a)A granel:

DENSIDAD DEL ANFO

a)A granel:Peso por unidad de volumen en libras o kilos/recipiente de volumen conocido (lleno)

D = W / Vb)Para masas:

Desplazamiento de volumen de agua de un recipiente al introducirse una masa (Mtodo clsico del Principio de Arqumedes), en gramos/ cm3. (Patrn agua= 1,00 g/cm3).

Densidad promedio del ANFO: 0,85 g/cm3

Ing. Fredy Ponce R.

INFLUENCIA DEL DIMETRO DE LA CARGA SOBRE LA VELOCIDAD DE DETONACIN

Ing. Fredy Ponce R.

DIAMETRO DEL BARRENO (mm)DIAMETRO DEL BARRENO (mm)

DIMETRO DEL CARTUCHO CEBO (INICIADOR)DIMETRO DEL CARTUCHO CEBO (INICIADOR)

Las condiciones que debe cumplir un iniciador para eliminar las zonas de baja velocidad de detonacin del ANFO son: Presin de detonacin lo ms elevada posible, y Un dimetro igual a los 2/3 del dimetro del taladro.

La longitud del iniciador tambin tiene importancia, ya que ste a su vez es iniciado por un detonador y presenta un ste a su vez es iniciado por un detonador y presenta un determinado tramo de elevacin de la velocidad de detonacin.

Ing. Fredy Ponce R.

RANGO DE INICIACIN DEL ANFO

INICIACIN DEL ANFO CON DETONADOR SIMPLE SOLO(NO DESEABLE)

Ing. Fredy Ponce R.


INICIACIN DE ANFO CON DETONADOR REFORZADO O MINI PRIMER

(POCO EFECTIVO)

Ing. Fredy Ponce R.


INICIACIN DE ANFO CON CEBO CUYO DIMETRO ES IGUAL A 1/2 EL DIMETRO DELTALADRO

(NO ADECUADO)

Ing. Fredy Ponce R.


INICIACIN DE ANFO CON CEBO CUYO DIAMETRO ES IGUAL A LOS 2/3 DEL DIMETRO DEL TALADRO

(PTIMO)

Ing. Fredy Ponce R.

8. EMULSIONES EXPLOSIVAS8. EMULSIONES EXPLOSIVAS Es una mezcla de dos liquidos inmisibles, unidos por un

emulsificante. Un liquido disperso en gotas dentro de otro. Los lquidos inmiscibles son:

- Combustible o Petrleo (fase combustible o fase continua), y- Lquido Oxidante (fase oxidante o fase discontinua)

Dos clasificaciones generales:- Agua en aceite- Agua en aceite- Aceite en agua

Existe dos fases liquidas:- Discontinua: Fase liquida

dentro de la gota (fase interna)- Continua: Fase liquida

alrededor de la gota (faseexterna)

En 1960 la tecnologa de la fabricacin de emulsiones fue aplicada a la formulacin de explosivos.

La emulsin explosiva esta compuesta de lo siguiente:- Fase oxidante (solucion de nitrato de amonio, nitrato de

sodio y agua).- Fase combustible (diesel 2 / aceites / minerales, ceras y

emulsificantes). La emulsion explosiva consiste en particulas submicroscopicas

de solucion oxidante en una fase continua de combustible.los emulsificantes (materiales tipo surfactantes) son parte escencial de la emulsion, proveyendo estabilidad a la mezcla. para la sensibilizacion de la emulsion usualmente se utiliza microbalones (sensibilizacion mecanica) o nitrito de sodio (sensibilizacion quimica - gassing)

Caractersticaaractersticas: Excelente resistencia al agua Alta velocidad de detonacin Bombeable a baja temperatura Vida til promedia (6 meses) Factible de incrementar su energa

con Al Prills de NA

EMULSIONESEMULSIONES

con Al Prills de NA Puede ser fabricada en proceso

continuo

Ing. Fredy Ponce R.

Es importante que, durante la perforacin, que se cumpla con el paralelismo de lo contrario puede ocasionar sobre compresin a los taladros adyacentes.

EMULSIONES VS. DINAMITAS(Ventajas y desventajas)

Las emulsiones tienen ciertas ventajas sobre las dinamitas como la excelente resistencia al agua, y el hecho que el minero nunca est sujeto a malestares de cabeza ocasionales debido a la nitroglicerina.

Las desventajas son: menor confiabilidad bajo condiciones fras, la tendencia a ponerse insensible debido al impacto por ondas de choque de detonaciones de tiros cercanos y la relacin alta de choque de detonaciones de tiros cercanos y la relacin alta de detonacin consistente que alcanzan.

Las dinamitas, debido a un ajuste del tamao de las partculas de varios de los ingredientes secos de la frmula, pueden ser producidos con gran rango de velocidades.

Esto permite que el usuario pueda con mayor exactitud parear las caractersticas de su explosivo a las caractersticas de la roca que est volando.

Ing. Fredy Ponce R.

Ventajas de las Emulsiones: Alta velocidad y potencia Resistente al agua, sensibilidad al manipuleo y Menor sensibilidad al manipuleo y el ser inodoras (no producen

cefalea). Aplicacin en roca dura competente. En taladros inundados

Desventajas de las Emulsiones:Desventajas de las Emulsiones: Menor tiempo de vida til Menor capacidad de transmisin en condiciones adversas en el

taladro Su sensibilidad al iniciador y su simpata son susceptibles a

fallas cuando ocurren sobre compresin, efecto canal, detritos que aslan los cartuchos

Ocasiona sobre rotura en roca semidura a suave.

Ing. Fredy Ponce R.

EmulsionesEmulsiones

En papel parafinado:Semexsa-E 80

Semexsa-E 65

En manga plstica:Exagel-E 80Exagel-E 65

Emulsiones

4)4)4)4) DISEO Y CALCULO DE MALLA DE DISEO Y CALCULO DE MALLA DE DISEO Y CALCULO DE MALLA DE DISEO Y CALCULO DE MALLA DE


TECNOLOGIA Y COSTOS

4)4)4)4) DISEO Y CALCULO DE MALLA DE DISEO Y CALCULO DE MALLA DE DISEO Y CALCULO DE MALLA DE DISEO Y CALCULO DE MALLA DE PERFORACION EN FRENTES HORIZONTALESPERFORACION EN FRENTES HORIZONTALESPERFORACION EN FRENTES HORIZONTALESPERFORACION EN FRENTES HORIZONTALES

Ing. Fredy Ponce R.

a) Burden.- Es la distancia perpendicular hacia la cara libre del disparo.

b) Espaciamiento.- Es la distancia lateral entre taladro y taladro.Problemas que causan un mal Diseo de Malla de Perforacin:

Ms horas de trabajo de los equipos

1. DEFINICIONES

Ms tiempo de limpieza Ms consumo de energa Ms tareas del personal Ms sostenimiento Ms costos operativos

AA = Arranque o CorteB = NcleoC = Contorno

C

B

2. PARTES DE UN FRENTE DE TNEL Y SUS OBJETIVOS

Arranque/Corte Nucleo Contorno Formar cavidad Inicial

Triturar y extraer el mximo material

Despegar y formar el lmite de voladura

C = Contorno

REGIONES POR GRUPO DE TALADROS

Contorno

Alzas o Coronas

Arranques

Arrastres o Rebajes

Cuadradores Cuadradores

3. DENOMINACION DE LOS TALADROS EN TUNELES3. DENOMINACION DE LOS TALADROS EN TUNELES

VISTA FRONTAL VISTA PERFIL

DISTRIBUCION DE TALADROS EN UN FRENTEDISTRIBUCION DE TALADROS EN UN FRENTE

1 1

233

4

44

5 5

6 67

Frente: DetonadorEnsambladoEXSA

MechaRpidaEXSA

1 11 12 2

2

3 3

4

55

9 988

12

104 55

6

6

68 8

10

10

1010

1. Frente de trabajo2. Punto de direccin3. Punto de gradiente

7. Taladros de arranque

4. Seccin de labor5. Cuadrculas 6. Taladro de alivio

8. Ayudas de arranque

MALLA DE PERFORACION EN FRENTES HORIZONTALESMALLA DE PERFORACION EN FRENTES HORIZONTALES

1

21

23

11 119 9

8

6

54

3

5

6 6

8

8

77

8 9. Segundas ayudas 10. Ayudas de cuadradores11. Ayudas de arrastre12. Ayudas de corona alza13. Cuadradores14. Coronas alzas15. Arrastres 16. Secuencia de salida

1415 y 16

10 y 114

1

5

1

8 y 9

12 y 13

2 y 3

ARRANQUE PARALELOEFECTOS DE LA SALIDA SECUENCIAL

12 3

4

5

67

8 9

10 11

12

1415

13

16

FRENTECORTE LONGITUDINAL

SALIDA DEL ARRANQUE

8 y 917 1718 19

3A

9A 9A5A 5A

3R

6A6A 11A

11A

11A

11A

11A11A

11A

1A 1A

SECUENCIA DE SALIDASEjemplo:

3A

3A 3A

15A15A

9A

9A

9A

9A

13A 13A13A

7A 7A 7A7A

5A5A 3R

1R 1R

1A 1A

21

2

3

34

4

5

4.1) DESARROLLO DEL BANCO ANULAR4. DISEO DE ARRANQUES O CORTES4. DISEO DE ARRANQUES O CORTES

2

1

1 23

4

45

5

4.1) DESARROLLO DEL BANCO ANULARNOMENCLATURA DE TNEL

Contorno

Ncleo

c

b

c

c

b

Tnel simple Tnel en dos etapas

Arranqueb

a

B

b

a

a

B

Piso del tnel (Cresta del Banco)BANCO

4.2) MTODOS DE CORTELos tipos de trazos de perforacin para formar la cara libre o cavidad son:a) Cortes con taladros en diagonal o en ngulo.b) Cortes con taladros en paralelo:

- Corte Quemado.- Corte Cilndrico. - Corte Cilndrico.

CORTE EN CUA HORIZONTAL O VERTICAL

A A

A

A

60

A) CORTE CON TALADROS EN DIAGONAL

A A A

CORTE EN ABANICO AL PISO O LATERAL

A A

A

A

DISEO DE ARRANQUES EN CUA

B) CORTE CON TALADROS EN PARALELO

AA

A

A

Condiciones fundamentales: Condiciones fundamentales: 1) Distancia estimada del alivio al primer taladro de arranque.2) Secuencia de salida.

B

B = 1,5 a 1,7 de 15 a 30 cmDonde es el dimetro mayor

DISEO DE ARRANQUES EN PARALELO

Debido a que los taladros se perforan en un espacio reducido, pueden presentarse los siguientes problemas:a) Congelamiento de la roca fragmentada por alta

concentracin de energa (factor de carga muy grande).b) Detonacin por simpata.b) Detonacin por simpata.c) Insensibilizacin del explosivo por presin dinmica.

Diseo de Arranques: 4 Secciones

Diseo de Arranques: Suecas

Roca Dura Roca Semidura Roca Suave Plstica Roca Plstica

Arranques Usadas en Terreno

Roca Dura Roca Semidura Roca Suave Plstica Roca Plstica

Roca Frgil o Plstica Semidura Roca Frgil

Roca Muy Frgil o Muy Plstica

Roca Muy Frgil o Muy Plstica Roca Frgil


Roca Frgil

Roca Frgil o Plstica



Roca Frgil o plstica

EJEMPLOS DE CORTE QUEMADO

EJEMPLOS PARA LIMITAR EL EFECTO DE SIMPATIA

a b dc

EJEMPLOS PARA LIMITAR EL EFECTO DE SIMPATIA ENTRE LOS TALADROS

a c db

Donde:A: Ancho del tnel, en metros.H: Altura del tnel, en metros.

5. CALCULO DEL NUMERO DE TALADROS5. CALCULO DEL NUMERO DE TALADROS

HA x 10 Taladros de N =

Mtodo N1: Se puede calcular en forma aproximada mediante la frmula emprica:

Ejemplo 1: Tnel de seccin pequeaPara un tnel cuya seccin promedio es de 1.80 m x 2.80 m = 5.04 m

N de Taladros = 2.2 x 10 = 22 taladros10 x 5 Tal N =

Ejemplo 2: Tnel de seccin medianaPara un tnel cuya seccin promedio es de 4.00 m x 5.00 m = 20.00 m

Nde Taladros = 4.47 x 10 = 45 taladros

10 x 20 Tal N =


Ejemplo 3: Tnel de seccin grandePara un tnel cuya seccin promedio es de 6.00 m x 6.50 m = 20.00 m

Nde Taladros = 6.24 x 10 = 62 taladros

10 x 39 Tal N =

Mtodo N 2: Tambin se puede calcular mediante una relacin ms precisa:

N de Taladros = ( P / Dt ) + ( C + S )Donde:P: Permetro de la seccin del tnel en m, se obtiene con la frmula:

4 x S P =


Dt: Distancia entre taladros de circunferencia periferia, segn cuadro.C: Coeficiente o factor de roca, segn cuadro inferior.S: Seccin rea del tnel.

Dureza de la Roca

Distancia entre Taladros, en m (Dt)

Coeficiente o Factor de Roca (C)

Tenaz 0.50 0.55 2.00Intermedia 0.60 0.65 1.50Friable 0.70 0.75 1.00

Ejemplo 1:Para un tnel de 5 m de rea, en roca intermedia, donde tendremos:

8.8 4 x 2.2 4 x 5 P ===

Dt = 0.60 (De tabla: Roca intermedia)C = 1.50 (De tabla: Roca intermedia)S = 5 m2S = 5 m2

Aplicando la frmula y reemplazando datos se tiene: Nde Taladros = ( P/Dt )+ ( C + S ) Nde Taladros = ( 8.8 / 0.60 ) + ( 1.50 x 5 ) Nde Taladros = 14.67 + 7.50 = 22 Taladros

Se determina como consecuencia del Nde taladros y del rea del frente de voladura. Normalmente varan: De 15 a 30 cm entre los arranques De 60 a 90 cm entre taladros de ayuda De 50 a 70 cm entre los cuadradores.

Como regla prctica se estima una distancia de 2 pies

6. DISTANCIA ENTRE TALADROS6. DISTANCIA ENTRE TALADROS

Como regla prctica se estima una distancia de 2 pies (60 cm) por cada pulgada del dimetro de la broca.

Los taladros perifricos (alzas y cuadradores), se deben perforar a unos 20 a 30 cm del lmite de las paredes del tnel para facilitar la perforacin y para evitar la sobreperforacin.

Donde:DH: Dimetro de taladro de alivio (uno solo), en mmDh: Dimetro de taladros del arranque, en mmN: Nmero de taladros del arranque (vacos).

NDh x DH =

Si dimetro de taladro del arranque (Dh) = 41 mm, y N = 3 tal. vacos

7. CALCULO PARA DISEO DEL CORTE QUEMADO7. CALCULO PARA DISEO DEL CORTE QUEMADO

Si dimetro de taladro del arranque (Dh) = 41 mm, y N = 3 tal. vacosDH = 41 x (3)1/2 = 71 mm

A

B A+B+C

C

El primer cuadro de taladros del arranque, se localiza a una El primer cuadro de taladros del arranque, se localiza a una distancia B1 (distancia B1 (BurdenBurden) del centro.) del centro.Burden (B1) Burden (B1) varavara entre: (1.50 entre: (1.50 1.70) x DH1.70) x DH

B1 = 1.50 * DHB1 = 1.50 * DHDH = Dimetro del taladro de alivio = 71 mmDH = Dimetro del taladro de alivio = 71 mm

CALCULO DEL BURDEN (B1) PARA EL CUADRO NCALCULO DEL BURDEN (B1) PARA EL CUADRO N11

DH = Dimetro del taladro de alivio = 71 mmDH = Dimetro del taladro de alivio = 71 mmB1 = 1.50 * 71 = 106.5 mm = 0.1065 = 0.10 mB1 = 1.50 * 71 = 106.5 mm = 0.1065 = 0.10 m

La distancia radio desde el centro exacto ser igual a R, o seaR1 = B1

EL VALOR SC1, DENOTA EL TAMAO DEL CORTE LA DISTANCIA ENTRE TALADROS DENTRO DEL CUADRO :

2 * B1 SC1=

SC2SC2

SC1

SC3

B1

B2

B3B4

R1

R2

R3 R4

Reemplazando datos se tiene:

SC1 = 0.1065 * 1.4142 = 0.15 m

Dimetro de taladro (mm)

Carga Especfica (Kg/m3)

30 1.140 1.3

8. CONCENTRACION DE CARGA DE FONDO EN UN FRENTE8. CONCENTRACION DE CARGA DE FONDO EN UN FRENTE

40 1.350 1.5

5)5)5)5) CASO PRACTICO: CALCULO DE MALLA CASO PRACTICO: CALCULO DE MALLA CASO PRACTICO: CALCULO DE MALLA CASO PRACTICO: CALCULO DE MALLA


TECNOLOGIA Y COSTOS

5)5)5)5) CASO PRACTICO: CALCULO DE MALLA CASO PRACTICO: CALCULO DE MALLA CASO PRACTICO: CALCULO DE MALLA CASO PRACTICO: CALCULO DE MALLA DE PERFORACION PARA UN TUNELDE PERFORACION PARA UN TUNELDE PERFORACION PARA UN TUNELDE PERFORACION PARA UN TUNEL

Ing. Fredy Ponce R.

Datos del tnel: Longitud del tnel: 1,400 m Seccin (A x H): 10.44 m Roca: Semidura (Andesita) Dimetro de taladro: 38 mm. Longitud de taladro: 2.40 m

EJEMPLO PRACTICO: CALCULO PARA UN TUNEL

Longitud de taladro: 2.40 m Tipo de corte: Quemado Explosivo: Semexsa 65, 7/8 x 7 = 0.116 gr/cart.

Solucin:1) Volumen roto = Seccin Frente x Longitud de taladro

10.44 * 2.40 m = 25 m2) Nmero de Taladros: Datos de tabla:

NTal = (P/Dt) + (C * S) Dt = 0.60C = 1.50

NTal = (((10.44)1/2 x 4)) / 0.60) + (1.50 x 10.44)NTal = (12.92/0.60) + (1.50 x 10.44) = 37 TaladrosNTal = (12.92/0.60) + (1.50 x 10.44) = 37 Taladros

3) Cantidad de Carga Explosiva, que est en funcin de:Seccin del Tnel = 10.44 m2Tenacidad / dureza (Dato de Tabla= 1.60 Kg/m3)1.60 Kg/m3 x 25 m3 = 40 Kg de explosivo por disparo.

4) Carga Promedio de Explosivo por Taladro:Carga total por disparo / Ntotal de Taladros = 40 Kg / 37Tal. = 1.08 Kg/Taladro

5) Cantidad de Cartucho por Taladro:NCartuchos / Taladro = Peso explosivo por Taladro / Peso de cada cartucho

= 1.08 Kg/Tal / 0.116 Kg/Cart.= 9.3 Cartuchos / Taladro

6) Nmero de Cartuchos por Disparo:NCartuchos / Disparo = (NCartuchos / Taladro) x (NTaladros / Disparo)

= 9.3 x 37 = 344 Cartuchos / DisparoNCajas por Disparo = 344 cart/disp / 215 cart/caja = 1.6 Cajas / Disparo

7) Avance por Disparo en el Tnel:Longitud del tnel = 1,400 mEficiencia disparo = 0.90Avance Real por Disparo = 2.40 m x 0.90 = 2.16 m / Disparo

8) Distribucin de Carga de Explosivos Promedio:Descripcin Asignacin Carga prom. Arranque 1.5 X Ayudas 1.0 X Cuadradores 0.8 X Cuadradores 0.8 X Alzas 0.8 X Arrastres 1.1 X

X = Carga promedio de Explosivo por taladro (Kg/Tal)

Asignando la carga promedio por taladro se tiene:

Carga promedio (X = 1.08 Kg/Tal)Descripcin Asignacin Carg.Prom Cantidad(Kg) NCart/Tal. Arranque 1.5 1.08 1.62 13 Ayudas 1.0 1.08 1.08 9

Distribucin de Carga de Explosivos Promedio

Ayudas 1.0 1.08 1.08 9 Cuadradores 0.8 1.08 0.86 7 Alzas 0.8 1.08 0.86 7 Arrastres 1.1 1.08 1.19 10

6)6)6)6) EVALUACION DE DISPAROS EVALUACION DE DISPAROS EVALUACION DE DISPAROS EVALUACION DE DISPAROS


TECNOLOGIA Y COSTOS

6)6)6)6) EVALUACION DE DISPAROS EVALUACION DE DISPAROS EVALUACION DE DISPAROS EVALUACION DE DISPAROS DE UN FRENTE DE UN FRENTE DE UN FRENTE DE UN FRENTE

Ing. Fredy Ponce R.

La evaluacin de un disparo se mide bajo las siguientes condiciones: a)Grado de fragmentacin de roca disparada (mineral o desmonte).b)Velocidad de carguo del equipo, en la cual se mide el rendimiento del mismo.c)Voladura secundaria (%) referido a la relacin de la voladura secundaria respecto a la voladura primaria.

10. EVALUACION DEL DISPARO DE UN FRENTE

secundaria respecto a la voladura primaria.d)Volumen roto (m)e)Avance logrado (m)f)Factor de cargag)Caractersticas del contorno (Sobreperforacin)h)Factor de perforacin (Metro perforado / metro de avance)i)Costos.

7)7)7)7) COSTOS DE PERFORACION Y COSTOS DE PERFORACION Y COSTOS DE PERFORACION Y COSTOS DE PERFORACION Y


TECNOLOGIA Y COSTOS

7)7)7)7) COSTOS DE PERFORACION Y COSTOS DE PERFORACION Y COSTOS DE PERFORACION Y COSTOS DE PERFORACION Y VOLADURA SUBTERRANEAVOLADURA SUBTERRANEAVOLADURA SUBTERRANEAVOLADURA SUBTERRANEA

Ing. Fredy Ponce R.

Los costos de perforacin y voladura estn determinados por lo siguientes rubros: a) Costo del equipo de perforacinb) Costo de accesorios de perforacin (brocas, barras, etc.) c) Costo de mano de obra incluyendo los beneficios sociales d) Costo de explosivos e) Costo de accesorio de voladura

COSTOS DE PERFORACION Y VOLADURA SUBTERRANEA

e) Costo de accesorio de voladura f) Costos de voladura secundaria La responsabilidad del departamento de minas corresponde a las siguientes reas operativas: a) Perforacin y voladura b) Carguo, transporte e izaje y c) Chancado primario

FIN DE SESION II

Ing. Fredy Ponce RamrezE-mail: [email protected]: 01 97558-9453RPM: * 931393

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II. Perforacion y Voladura en Mineria Subterranea