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1 ING DE MINAS VOLADURA DE ROCAS
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UNIVERSIDAD ALAS PERUANASFACULTAD DE INGENIERAS Y
ARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA DE MINASTRABAJO DE: voladura de
rocas
ING: Farfn Morales, Wilmer
ALUMNO: Nez Bustamante, Jos vilmer
CICLO: IX
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2 ING DE MINAS VOLADURA DE ROCAS
DISEO DE MALLA DE PERFORACION EN VOLADURA SUBTERRNEA
PERFORACION
La perforacin es la primera operacin en la preparacin de una
voladura. Su propsito es
el de abrir en la roca huecos cilndricos, denominados taladros,
para efectuar por medio
de explosivos las excavaciones necesarias para la explotacin,
ubicando el explosivo en
lugares apropiados a fin de que con el mnimo de explosivo se
pueda arrancar o volar la
mxima cantidad de roca o mineral. Para ello estudiamos todas las
propiedades de la roca
y del explosivo para el diseo de malla de una serie de taladros,
de modo que nos permita
usar relativamente poco explosivo para poder romper un gran
volumen.
Diseo de Malla de Perforacin.
Es el esquema que indica la distribucin de los taladros con
detalle de distancias, cargas de
explosivo y secuencia de encendido a aplicarse.
Paramentos De Roca.
Son determinantes como variables incontrolables, los cuales
tenemos:
Las propiedades fsicas, (densidad, dureza, tenacidad,
porosidad)
Las Propiedades elsticas o de resistencia (resistencia a la
compresin, tensin, friccin
interna, cohesin).
Condicin geolgica (textura, presencia de agua).
Parmetros De Explosivo.
Son variables controlables como las propiedades fsicas o qumicas
(densidad, velocidad de
detonacin, presin de detonacin, energa del explosivo,
sensibilidad, volumen de gases)
Parmetros de Carga.
Son tambin variables controlables en el momento del diseo de la
malla de perforacin y
voladura, (dimetro del taladro, longitud del talado,
confinamiento, acoplamiento, densidadde carga, longitud de
carga).
Nueva teora para calcular el burden
Es un nuevo modelo matemtico para disear mallas de perforacin y
voladura, calculando
el rea de influencia por taladro y fue desarrollada de la
siguiente manera:
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3 ING DE MINAS VOLADURA DE ROCAS
Este mtodo de diseo nace de la siguiente Figura.
Dnde:
La zona 1; es el dimetro del taladro, la zona 2 es la zona
pulverizada por el explosivo y la
zona 3 es el rea de influencia del taladro despus de una
voladura.
En este caso la nueva teora calcula el espesor fracturado por el
explosivo y que luego se
demostrara el burden.
Esta teora es realizada con los criterios de resistencia de
materiales, mecnica de rocas y
parmetros del explosivo y perforacin.
En la malla de perforacin, el burden de arranque es el ms
crtico, porque es la base de lavoladura subterrnea. Entonces se
calculara una constante para el factor de seguridad del
burden de arranque mediante pruebas de campo. Los burden de
ayuda, sub ayuda, contorno
y tajeo son correlativamente crecientes al burden de arranque,
por consiguiente el factor de
seguridad de cada uno de estos burden es correlativamente
decreciente al factor de
seguridad del arranque.
APLICACIN DEL DISEO DE MALLAS DE PERFORACIN Y
VOLADURASUBTERRNEA.
Para el diseo de mallas de perforacin y voladura, se utiliza el
modelo matemtico para
calcular el burden, la perforacin se realiz con equipo Jumbo en
el Cx 595, Nv 260 y
Jacklegs Aplicacin en el Cx 595.
La ejecucin de Cx, la perforacin se realiz con Jumbo electro
hidrulico de 1 brazo, la
voladura con exeles de periodo largo que sern usados para una
seccin de 4.0m x 4.0m y
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un avance mx. De 3.73m. Por disparo, que se determina mediante
un anlisis de diseo de
mallas de perforacin y voladura. Los datos de campo usados
son:
1. Dimetro de broca de 45mm.
2. Longitud de barra de 14 pies.
3. Eficiencia de perforacin de 92 %.
4. Eficiencia de voladura de 95%.
5. Explosivos: Emulnor 5000 de 1 x 16, utilizado para los
arranques y ayudas ms elencebado.
6. Explosivos: Emulnor 3000 de 1 x 12, utilizado como carga de
columna para losdems taladros de produccin.
7. Exeles de perido largo, de 4,2 m de longitud, segn el
requerimiento que se analizara
para la voladura
8. Pentacord 5P de 60 pies para realizar los amarres con exel y
fulminante.
9. Guas de seguridad de 7 (por 2 unidades)
10. fulminante Nro. 08 (2 unidades)
11. Tipo de roca; Caliza salificada (dura)
12. R.Q.D. de 98,5 %
13. Resistencia de la roca de 1059.15 Kg/cm2, Determinado por
ensayo no destructivo(
Martillo de Smith)
14. Densidad de roca de 3.0 TM/ Kg/cm3
APLICANDO EL MODELO MATEMTICO
PASO 1: se procede a calcular los resultado tericos para disear
la malla de perforacin,primeramente se calcula el burden de
arranque, en el siguiente cuadro se muestra los datos
de campo y resultados para el diseo.
PASO 2: Con los datos y resultados se procede a disear la malla
de perforacin con lasreas de influencia del taladro.
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Diseo de malla de perforacin y voladura por reas de influencia
del taladro.
PASO 3: Con el diseo de reas de influencia se determina la malla
de perforacin y serotula las distancias de burden, espaciamiento y
numero de taladros.
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PASO 4: antes de pintar la malla de perforacin se realiza el
respectivo marcado degradiente y punto de direccin.
Esquema de pintado de la gradiente y punto de direccin
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PASO 5: Para la seleccin de los exeles que exsa provee a la mina
vinchos, unidad devolcan se usa las siguientes tablas:
Accesosrios de voladura
Para la seleccin de las series de exeles, se usara la longitud
del taladro perforado que es
igual a 3.93m. Para un tipo de roca dura y en funcin de la tabla
de voladura subterrnea,que esta expresado en milisegundos (MS).
Seleccin de retardos de voladura.
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Para una tipo de roca dura el retardo mnimo calculado por cada
salida de disparo es igual a
236 milisegundos (MS), pero como no se cuenta con este retardo
calculado se va a elegir el
retardo ms prximo a 236MS que es 250MS por disparo de una fila
de taladro de la malla
de voladura.
Con esta seleccin de exeles se obtendr una eficiencia de disparo
de 95 % y un avance de
3.73metros por disparo.
PASO 6: Con los exeles seleccionados se obtendr una fragmentacin
de 95% de materialroto pasante por una malla de 40cm x 40cm. Usando
el mtodo de anlisis granulomtrico
de Kuz-Ram.
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Los trabajos perforacin dependen de un diseo de malla
adecuado:
Diseo de malla de perforacin y Voladura en Comuni 21
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10 ING DE MINAS VOLADURA DE ROCAS
En el cuadro se muestra ya los burdens calculados con los datos
ingresados a la ecuacin,
para el diseo de malla de perforacin, se realizara por el mtodo
grafico utilizando las
reas de influencia ya calculadas como son el burden de arranque,
ayuda, subayuda,
contorno y tajeo.
El primer paso a seguir en este diseo grfico es, dibujar la
galera y ubicar el centro de la
seccin, luego ubicar el taladro de alivio en medio, para poder
rodearlo con los taladros de
arranque, ayuda, subayuda, y contorno. Como estas reas formaron
una pequea chimenea
se le rodeara con taladros de tajeo para poder completar el
diseo de la malla de
perforacin.
Diseo de malla de perforacin realizado por reas de influencia
por taladro
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12 ING DE MINAS VOLADURA DE ROCAS
Se necesita visualizar la alienacin de las dos pitas del techo
con la ayuda de la lmpara
para proyectar la lnea al centro del frente y pintar.
Pintado la lnea de direccin (verticalmente) y la lnea de
gradiente (horizontalmente)
entonces est lista el frente para el pintado de la malla de
perforacin. En la interseccinde la lnea direccin y lnea gradiente,
utilizaremos como punto centro para la ubicacin
del arranque si bien es cierto est pegada al piso, los motivos
son muy racionales, se trata
de ubicar el corte lo ms cerca posible al arrastre ya que con
ello no afectaremos con ondas
compresivas al techo y romperemos el efecto negativo de la
gravedad.
Luego cruzar los dos cordeles de lado a lado, con la vista hacia
el frente y a un metro del
piso (puntos de gradiente), de igual forma alinear las dos pitas
horizontales, con la ayuda de
la lmpara proyectar puntos que coinciden en l frente a ambos
lados.
UBICACIN DE LOS TALADROS EN UNA MALLA
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13 ING DE MINAS VOLADURA DE ROCAS
Para el l diseo de la malla de perforacin se debe considerar
aspectos tales como:
Seccin y forma de la labor. Volumen de roca a remover.
Profundidad y Dimetro de los tiros (en funcin del equipo de
perforacin). Calidad de la roca y estructuras geolgicas presentes.
Fragmentacin de la roca. Explosivos. Control de dao. Seguridad en
la Operacin. Secuencia de Iniciacin de los tiros. Creacin de Cara
Libre.
CLCULOS COLATERALES AL ARRANQUE
a. NMERO DE TALADROS:Frmula emprica:
10S
dnde:
S = rea de la seccin
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14 ING DE MINAS VOLADURA DE ROCAS
Frmula prctica:
E = distancia entre los taladros de la seccin por m2
0.40-0.55 para roca dura, tenaz
0.60-0.65 para roca intermedia, semi dura
0.70-0.75 para roca blanda, frgil
K = dimensin de la seccin en m2coeficientes:
2.0-2.5 para roca dura
1.5-1.7 para roca intermedia, semi dura
1.0-1.2 para roca blanda
S = rea de la seccin
b. Burden (B)Tambin denominada piedra, bordo o lnea de menor
resistencia a la cara libre.
Nt = P/E + KxS
donde:
Nt = nmero de taladros
P = permetro de la seccin en m = (Sx4)
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15 ING DE MINAS VOLADURA DE ROCAS
Es la distancia desde el pie o eje del taladro a la cara libre
perpendicular ms cercana.
Tambin la distancia entre filas de taladros en una voladura.
Se considera el parmetro ms determinante de la voladura. Depende
bsicamente del
dimetro de perforacin, de las propiedades de la roca, altura de
banco y lasespecificaciones del explosivo a emplear.
Para un clculo ms rpido de las voladuras de tnel con cortes de
taladros paralelos de
cuatro secciones se puede aplicar la siguiente regla
prctica:
Una regla prctica para determinar el nmero de secciones es que
la longitud del lado de la
ltima seccin B sea igual o mayor que la raiz cuadrada del
avance.
SECCIN DEL CORTE VALOR DEBURDEN LADO DE LA SECCIONPrimera B1 =
1,5 x D2 B1 x 2Segunda B2 = B1 x 2 1,5 x B2 x 2Tercera B3 = 1,5 x
B2 x 2 1,5 x B3 x 2Cuarta B4 = 1,5 x B3 x 2 1,5 x B4 x 2
c. Profundidad de los taladrosEn el corte de cuatro secciones,
la profundidad de los taladros puede estimarse con la
siguiente expresin:
L = 0,15 + (34,1 x 2)- (39,4 x ( 2)2)
Dnde:
L: longitud de taladro, en m.
2: dimetro del taladro de alivio, en mm.
Cuando se utilizan varios taladros vacos, la ecuacin sigue vlida
haciendo
2 = 1 (N tal.)
Dnde:
2: dimetro de los taladros vacos, en m.
N tal. : Nmero de taladros.
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1: dimetro de taladros de produccin, en m.
ESQUEMA GEOMETRICO DE ARRANQUE
Carga de fondo = L/3, donde L = longitud del taladro (para las
alzas: L/6). Burden (B) no mayor de (L0,40)/2. Espaciamiento (E) =
1,1 x B hasta 1,2 x B (en los cuadradores). Longitud del taco (T) =
0,5 x B, (en arrastres 0,2 x B).
d. Distribucin de la carga por taladros.Normalmente la longitud
de la columna explosiva vara de 1/2 a 2/3 de la longitud total
del
taladro (1,20 a 1,60 m en este caso), con la carga concentrada
al fondo.
Para asegurar el corte de arranque es recomendable cargar los
taladros de arranque 1,3 a 1,6
veces el promedio calculado, las ayudas 1,1 vez y disminuir
proporcionalmente la carga en
el resto de taladros.
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19 ING DE MINAS VOLADURA DE ROCAS
MALLAS DE PERFORACIN EN M INERA SUPERFI CIAL
INTRODUCCIN
En la malla de taladros de produccin de una operacin minera
superficial, la sobre
perforacin es parte del taladro de perforacin y su uso es
necesario para evitar o reducir al
mnimo los pisos altos en los frentes de avance de los bancos y
para mejorar el rendimiento
del equipo de excavacin, facilitando la operacin segura y
eficiente del cargador y del
transportador. Todo taladro de produccin lleva en el fondo como
sobre perforacin, entre
8 a 12% de su altura neta de rotura o altura de banco.
No obstante, la sobre perforacin incrementa los costos de
perforacin y voladura debido ala mayor longitud perforada y
explosivo adicional requerido, produce alta vibracin ssmica
por mayor carga explosiva detonada, desestabiliza las bermas y
el
Talud general y se genera prdida de eficiencia en el equipo de
perforacin porque requiere
mayor tiempo de perforacin para atravesar la altura perturbada J
del banco inferior.
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21 ING DE MINAS VOLADURA DE ROCAS
Malla
Es la forma en la que se distribuyen los taladros de una
voladura, considerando bsicamente
a la relacin del bordo y espaciamiento y su directa vinculacin
con la profundidad
Distintas mallas de perforacin
Las caractersticas de las mallas de perforacin de produccin son
las siguientes:
Sistema tradicional de disparo en la cantera
Atocongo: Malla de 5 x 5.50 m sin cmara de aire, con sobre
perforacin de 2 y 11 m de
carga explosiva para taladros de 6 pulgadas. De dimetro. Factor
de potencia 0.22 kg/tm.
Sistema en prueba: Malla de 5 x 5.50 m, 2 m de sobre perforacin
cmara de aire de 1 m en
la base del taladro. Taladro de 6 pulg de dimetro y factor de
potencia 0.18 kg/tm.
Sistema en prueba: Malla de 5 x 5.50 m, 2 m de sobre perforacin
cmara de aire de 1 m en
la base del taladro. Taladro de 6 pulg. De dimetro y factor de
potencia 0.18 kg/tm.
El diseo del taladro con cmara de aire se inici con el clculo
del RMR (caracterstica
geomecnica de la masa rocosa), que permiti clasificar las reas
en caliza blanda, media y
dura.
Se calcul las constantes de la roca en forma directa e
indirecta. La tabla N 1 presenta los
detalles y la tabla N 2 muestra los estndares de perforacin y
voladura para la caliza Atocongo.
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23 ING DE MINAS VOLADURA DE ROCAS
Algoritmo y diagrama de flujo del programa
Para el desarrollo del programa se tiene en cuenta el algoritmo
que es similar a la figura.
