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PERFORACIÓN Y VOLADURATRANSCRIPT
• 1
““EXPLOSIVOS Y ACCESORIOS DE VOLADURA EXPLOSIVOS Y ACCESORIOS DE VOLADURA DISEÑOS Y MEDIDAS DE SEGURIDAD”DISEÑOS Y MEDIDAS DE SEGURIDAD”
Expositor : Ing° Jorge Caro MolinaExpositor : Ing° Jorge Caro Molina
SEMINARIOSEMINARIO
Es un compuesto químico que detona mediante la aplicación de un estímulo de iniciación apropiado; los ingredientes ( Combustibles y oxidantes ) reaccionan a altas velocidades produciendo una detonación que libera grandes volúmenes de gases sobre la roca circundante , ocasionando fragmentación y desplazamiento. Los gases liberados producen presiones del orden de 10 550 a 280 000 kg / cm2 , mientras que las temperaturas son del rango de 1650 a 3870 º C
• 2
A L TO S E X P L O S IV O SS E N S ITIV O S A L F U L M IN A N TE N . 6 ú 8
A G E N TE S E X P L O S IV O SN O S E N S ITIV O S A L F U L M IN A N TE N .. 6 ú 8
E X P L O S IV O S
•3
Características ambientales Características de desempeño Características de seguridad
• 4
Sensibilidad Resistencia al agua Tipo de gases generados Inflamabilidad Resistencia a la temperatura
• 5
SENSIBILIDAD.- Es la habilidad de un explosivo para propagarse a
través de la longitud entera de la columna; también controla el diámetro crítico ó mínimo en el cual el explosivo funcionará adecuadamente.
Se define también como la distancia máxima en la cual un cartucho cebado ( Donador) inicia a otro no cebado (Receptor)
• 6
RESISTENCIA AL AGUA .- Es la habilidad de un explosivo a permanecer
expuesto al agua sin sufrir mermas en su desempeño.
Hay dos tipos de resistencia al agua :
Interna ( Componentes )
Externa ( Empaque )
• 7
TIPO DE GASES GENERADOS.-
Monóxido de carbono, óxidos nitrosos, e
hidrogeno sulfurado son los gases principales
de una detonación : Clase 1.-Menos de 4530 cm3 de gases/ 200
gramos de explosivo Clase 2.-De 4530 a 9344 cm3 Clase 3.-De 9344 a 18972 cm3
• 8
INFLAMABILIDAD.- Es la característica de un explosivo de
poder ser iniciado a partir de una chispa,
flama ó fuego abierto. Es importante desde el punto
de vista del almacenamiento y
transporte.
• 9
RESISTENCIA A LA TEMPERATURA.- Los explosivos normales pueden verse afectados
en su desempeño si se almacenan bajo temperaturas extremas. Ejemplos :
Emulsión : Trabaja mejor arriba de los 5,0 ºC Anfo : Trabaja mejor bajo los 32,0 ºC Dinamita : Depende de su composición.
• 10
• Sensibilidad a la iniciación• Velocidad de detonación• Densidad• Presión de detonación• Potencia
• 11
SENSIBILIDAD A LA INICIACIÓN.- Es la cantidad de energía
que un explosivo
requiere para detonar
confiablemente.
• 12
VELOCIDAD DE DETONACIÓN.- ( V.O.D. ) Velocidad a la cual viaja la onda de detonación a lo
largo de la columna explosiva.
Explosivos de alta velocidad son favorables en roca dura, mientras que un explosivo de menor velocidad es mas conveniente en roca suave.
• 13
DENSIDAD.- Es el peso por unidad de volumen , generalmente
se expresa en g / cm3
La densidad de un explosivo determina la carga peso por metro de explosivo dentro del pozo.
• 14
PRESIÓN DE DETONACIÓN.- Se origina en la zona de reacción del explosivo. Es la mejor característica en un iniciador. Se considera que la presión en las paredes del
pozo es el 50 % de la presión de detonación. Es función de la velocidad de detonación y de la
densidad del explosivo.
• 15
La presión de detonación ó energía de choque es máxima en la dirección de detonación.
De la energía entregada por un explosivo, la mayor parte es presión de explosión mientras que una parte menor es presión de detonación.
• 16
P = 2,5 D ( VOD)² /1 000 000
P : Presión de detonación en kbars D : Densidad del explosivo en g / cm3
V : Velocidad de detonación en m / s
• 17
POTENCIA.- Es el contenido de energía de un explosivo o sea,
la medida de la fuerza que puede desarrollar y su habilidad para hacer trabajo.
La energía del explosivo puede ser liberada de dos formas :
- Presión de detonación
- Presión de explosión
• 18
P res ió n d e d e ton ac ió n( E n erg ía d e ch oq u e )
P res ió n d e exp los ió n( E n erg ía d e g as )
E N E R G ÍA D E L E X P L O S IV O
•19
•20
• Prueba de impacto
• Resistencia a la fricción
• Prueba de fuego
• Disparo con rifle
POTENCIA ABSOLUTA POR PESO.- ( AWS ) : Es el calor de reacción en cada gramo de explosivo. cal/ g
POTENCIA ABSOLUTA POR VOLUMEN.-( ABS ) : Es el calor de reacción por cada cm3 de explosivo cal/ cm3
POTENCIA RELATIVA AL PESO.- (RWS) :Calor de reacción por unidad de peso comparada contra un peso igual de anfo.
POTENCIA RELATIVA AL VOLUMEN.-(RBS) :Calor de reacción por unidad de volumen comparada contra un volumen igual de anfo.
• 21
DINAMITAS EMULSIONES ANFO MEZCLAS
• 22
La mayoría de las dinamitas son productos en base a la nitroglicerina,nitrocelulosa,sales oxidantes (Nitrato de amonio y nitrato de sodio ) e ingredientes combustibles.
La mezcla de sus ingredientes principales en diferentes proporciones,da lugar a dinamitas con un amplio rango de propiedades.
Los mas sensibles de todas las categorías de explosivos.
• 23
Gelatinas Semigelatinas Amoniacales Permisibles De contorno
• 24
• Sales oxidantes finamente molidas se mezclan con un combustible en un emulsificador. Para que el compuesto sea estable, se le adiciona un emulsificante.
• La densidad y la sensibilidad del producto pueden manejarse adicionando microesferas de vidrio y/o microburbujas de aire.
• 25
• Simpatía : 1 pulgada en diámetro 7/8”• Resistencia al agua : Excelente• Gases : Clase 1• Iniciación : Fulminante N. 8• VOD : 3500 - 5500 m /
s• Densidad : 0,90 - 1,38 g / cm3• Presión de det. : 44 - 95 kbar• Potencia : 780 - 1012 cal / g
• 26
• Es una mezcla de nitrato de amonio y fuel oil #2.• La liberación de energía óptima se obtiene con una
mezcla que contenga 94,5 % de nitrato de amonio y 5,5 % de fuel oil #2, aproximadamente.
• Un contenido mayor o menor de fuel oil #2 ocasiona pérdida de VOD y la formación de gases nocivos.
• La pérdida de energía es menor cuando hay un pequeño exceso de combustible.
• 27
Sensibilidad : 1 pulgada (7/8”) Resistencia al agua : Nula Iniciación : Alto explosivo VOD : 2400 - 4650 m/s Densidad : 0,65 - 0,85 g/cm3 Potencia : 900 cal / g
• 28
Mezclas de anfo con emulsiones en porcentajes variables.
El objetivo es incrementar la densidad del anfo al mismo tiempo que se mejora la resistencia al agua.
Las mezclas de anfo / emulsión pueden ir desde un 20/80 hasta un 60/40 dependiendo de la densidad a obtener y de la presencia de agua en el taladro.
• 29
• 30
E lé c tricos N o e lé c tricos E lec tró n icos
S IS TE M A S D E IN IC IA C IÓ N
• 31
Ig n itacord
C on ec to r
F u lm in an te N .6 ,8
M ech a d e seg u rid ad
R eforzad o
C ord ó n d e ton an te
F an e l D u a l
C on ec to r M S
Tip osM S y L P
In ic iad or n o e lé c trico d e re ta rd o
S is tem as n o e lé c tricos
Es un accesorio de voladura para transmitir el fuego a un fulminante a una velocidad contínua y uniforme.
Consiste en un núcleo de pólvora negra , rodeado de fibras textiles y materiales impermeabilizantes contenidos en una cubierta de plástico, para evitar la penetración lateral del agua.
• 32
El tiempo de combustión al momento de su fabricación en el mercado nacional es de 150 s / m con una variación de más ó menos 10 %.
La velocidad es afectada por la “edad”, condiciones de almacenamiento y altura sobre el nivel del mar.
El sistema mecha, fulminante, conector se considera impermeable si los tres elementos están apropiadamente unidos.
• 33
Los conectores aseguran la transmisión de la flama de la mecha rápida a la mecha de seguridad Es un casquillo de aluminio que contiene en su base una mezcla de ignición.
La mecha rápida es a la vez un mecanismo de ignición y retardo ; permite encender las mechas en un orden pre-determinado , controlado por la longitud de la mecha rápida entre cada conector. La iniciación es en un solo punto para retirarse a un sitio seguro.
• 34
Es un cordón explosivo flexible impermeable y
muy resistente que contiene un núcleo de alto
explosivo PETN (pentrita) , dentro de una
cubierta plástica rodeada de fibras textiles.
Detona a una velocidad aproximada de
7000 m / s.
• 35
Función.- Cuando detona, tiene en toda su extensión la
energía iniciadora de un fulminante ordinario. Iniciación directa de explosivos sensibles al
fulminante común, en cualquier punto a lo largo de su longitud.
Propagación de la onda de detonación de un cordón detonante a otro.
Transmisión de la onda de detonación a un iniciador no eléctrico de retardo.
• 36
TIPOS : LP : Con retardos en fracciones de segundo. Se
aplican donde existe una cara libre. MS : Retardos en fracciones de milisegundos
generalmente se aplican donde existan dos caras libres.
• 37
DUAL.- Es un tubo plástico con retardos de fondo y
superficie en milisegundos. No requiere el uso de cordón detonante.
C.T.D. .- Es un tubo plástico con retardos de superficie en
milisegundos , que no requieren el empleo del cordón detonante.
• 38
COMPONENTES DE LOS MS Y LOS LP :
Etiqueta de color codificada que indica el periodo de que se trata así como su tiempo nominal de detonación.
Gancho “J” de plástico, inerte, que facilita la conexión del tubo conductor con la línea troncal de cordón detonante.
• 39
El tubo conductor.- Es un tubo plástico, de diámetro pequeño, cuya cara interna
va recubierta con una capa de material reactivo.
Fulminante de retardo no eléctrico.- La onda de choque que viaja a través del tubo conductor
perfora la protección antiestática, iniciando el tren de retardo, el cual inicia la carga primaria, azida de plomo, y esta a su vez detona la carga secundaria PETN que continúa con la cadena de iniciación.
• 40
Mecha de seguridad Mecha rápida Fulminante común y conectores Carmex Fulminantes eléctricos de retardo Fanel PC y LP Máquina fijadora
• 41
Dinamitas.-
- Gelatina 75 %
- Semigelatina 80 %
- Semigelatina 65 %
- Semigelatina 45 %
- Pulverulenta 65 %
- Famecorte
• 42
Emulsiones.-
- Emulnor 1000
- Emulnor 3000
- Emulnor 5000
• 43
Booster Cordón detonante Retardo de superficie Fanel con retardo de fondo Fanel dual Linea silenciosa
• 44
Emulsiones gasificadas Emulsión matriz - anfo Anfos pesados
• 45
• 46
ACCESORIOS DE VOLADURA
MINERÍA SUBTERRÁNEA
• 47
MECHA DE SEGURIDAD
Es un cordón de múltiples capas concéntricas
con un núcleo de pólvora negra que tiene una
velocidad de quemado muy uniforme.
La capa externa es de material plástico, lo cual
le confiere una gran resistencia al agua y a la
abrasión
• 48
Núcleo de pólvora : 6 g/m
Tiempo de combustión : 150 seg/m
Longitud mínima de chispa : 50,0 mm
Diámetro externo : 5,1 mm
Peso por metro lineal : 23,8 g/m
Resistencia a la tensión : 30 kg
• 49
Su mayor consumo ocurre en la minería
subterránea donde es usada para la iniciación
individual de los cartuchos de dinamita y/o
emulsión en el primado.
Los barrenos detonan en el mismo orden en
que son iniciados, obteniéndose de esta
manera una secuencia detonación.
• 50
• 51
MECHA RÁPIDA
Tiene como objetivos principales eliminar el
chispeo individual de las cargas y evitar la
exposición del operador a los humos.
La evacuación del frente de trabajo ya iniciado
puede hacerse con tiempo y sin peligro.
Físicamente, es un cordón delgado de material
plástico que cubre la masa pirotécnica y dos
alambres centrales para darle consistencia.
• 52
Se usa conjuntamente con los conectores para
iniciar la mecha de seguridad, dándole una
secuencia de detonación a la voladura que está
por iniciarse. Jugando con los tiempos de
ignición y la longitud de mecha, logramos hacer
que todas las mechas de seguridad estén
encendidas antes de que detone el primer tiro.
Se fabrican 2 tipos de mecha rápida, Z.18,
Z.19 .
• 53
Z.18 Z.19
Peso masa
pirotécnica g/m : 3,5 3,5
Tiempo de com-
bustión s/m : 35 26
Diámetro
externo mm : 1,9 1,9
Peso prom. g/m : 6,5 6,5
Cobertura : P L Á S T I C A• 54
La mecha rápida esta recomendada en loscasos en que el tiempo libre para llegar a lugarseguro, que tienen las personas encargadas deprender las mechas de seguridad, es marginal.A la seguridad personal, hay que agregar la comodidad y la certeza de que la secuencia deencendido será la correcta.
• 55
• 56
FULMINANTE COMÚN
• 57
CONECTOR
El fulminante común es una cápsula de
aluminio cerrada por un extremo, que contiene
un explosivo primario muy sensible a la
llama de la mecha de seguridad y otro
secundario de alto poder explosivo.
Actualmente se fabrica el fulminante de potencia # 8 .
• 58
El conector es un accesorio complementario ala mecha de seguridad y a la mecha rápida.Transmite el fuego de la mecha rápida a lamecha de seguridad Es parecido a unfulminante común con una ranura en uno de losextremos que permite el paso de la mecharápida y donde se aloja el material pirotécnicoque permite una segura iniciación de la mechade seguridad.
• 59
#8 Dimensiones
Longitud mm 45Diámetro mm 6,3
Fuerza promedio
Prueba de Esopo
(Diámetro en mm) 11
• 60
• 61
FULMINANTES COMUNES :ESPECIFICACIONES
#8• Resistencia a 24 h
la humedad 100 %• Potencia mínima
Volumen Trauzl cm³ 22• Resistencia al
impacto 2 kg/1m no detona
• Inflamabilidad sensible al fuego• Carga explosiva mg 700
• 62
CONECTOR : ESPECIFICACIONES
• Diámetro externo mm 6,3• Casquillo. longitud mm 45• Ancho de la ranura mm 2,4• Carga de material
pirotécnico mg 450• Altura de carga mm 9
Ambos se usan en conjunto con la mecha deseguridad, el conector pasa el fuego a lamecha de seguridad, y ésta a su vez inicia al fulminante que hace detonar al iniciador. Esta cadena de iniciación termina con ladetonación de todo el barreno. A pesar de suantigüedad es el sistema de iniciación maseconómico.
• 63
• 64
CARMEX
• 65
CARMEX
Es un sistema de iniciación de explosivos para minería subterránea compuesto por un
conector un fulminante un block de fijación y
un tramo de mecha de seguridad, ensamblados
en fábrica con maquinaria especialmente
preparada para este propósito.El uso del CARMEX facilita el encendido de
todas las cargas de una voladura en forma
secuencial, sin que el personal deba estar
presente dentro del área de peligro.
• 66
CARMEX ESPECIFICACIONES
Las especificaciones del Carmex son las
mismas que las de sus componentes.
Las longitudes mas comúnmente usadas son:
- 1,50 m ( Mínimo )
- 1,80 m
- 2,10 m
- 2,40 m
- 2,70 m
Se usa en la construcción de túneles para la
minería o para uso civil.
Presta la seguridad de no tener que estar en el
frente durante el encendido de las mechas de
seguridad, evitando la aspiración de los humos
generados por la mecha.
• 67
• 68
Punto deInicio
Croquis acerca del uso del CARMEX con mecha rápida en un frente
• 69
FANEL: FULMINANTE NO ELÉCTRICO DE RETARDO
• 70
DETONADORES NO ELÉCTRICOSFANEL
Los detonadores no eléctricos, Fanel, constan de un detonador de retardo y de una manguera plástica cuya superficie interior se encuentra cubierta por material explosivo.
Al iniciarse la detonación dentro de la
manguera plástica, se genera un pulso u onda de choque que viaja a una velocidad de 2000 m / s ; el detonador es sensible a este pulso y detona.
• 71
FULMINANTES NO ELÉCTRICOSFANEL
El Fanel, se manufactura con dos tipos de
manguera, corriente y para trabajo pesado, en ambos casos, se puede obtener en dos escalas de retardos, larga y corta, al igual que los fulminantes eléctricos. El Fanel de serie corta tiene manguera de color rojo y la serie larga tiene manguera de color amarillo. Cada Fanel, tiene en la manguera un indicador donde va escrito el # de serie, y retardo correspondiente.
• 72
FANELESPECIFICACIONES
Manguera.-
Está fabricada de un material termoplástico de
alta resistencia mecánica e interiormente
cubierta con una sustancia explosiva que al ser
activada conduce una onda de choque cuya
presión y temperatura son suficientes para
iniciar el detonador a través del elemento de
retardo.
Fulminante de retardo.-
Dispone de un elemento pirotécnico de retardo
para poder detonarlo en diferentes intervalos
de tiempo. Se cuenta con dos escalas completas de
retardos, una larga y una corta, con las cuales
se cubren todas las necesidades de retardo
entre filas y/o entre barrenos.
• 73
Etiquetas.-
Van fijadas a la manguera de cada pieza de
Fanel. En ellas se indica el número de serie y
el tiempo de retardo correspondiente. En el caso de Faneles con retardos de la serie
corta, la manguera plástica es de color rojo.
Los Faneles de la serie larga tienen manguera
de color amarillo.
• 74
Conector plástico.-Es una pequeña pieza especialmente
diseñadapara facilitar la conexión y el contactoapropiado entre la manguera Fanel y el
cordóndetonante de la línea troncal. La manguera Fanel se activa
preferentemente con un cordón detonante 5P.
• 75
PERIODO CORTOMANGUERA ROJA. FANEL STD Y TP
# DE SERIE RETARDO (MS)1 252 503 754 1005 1256 150
• 76
# DE SERIE RETARDO(MS)7 1758 2009 22510 25011 30012 35013 400
• 77
# DE SERIE RETARDO(MS)
14 450
15 500
16 600
17 700
18 800
19 900
20 1000
• 78
Puede ser usado indistintamente en mineríasuperficial o subterránea. Las condicioneseléctricas adversas no lo afectan . La humedadtampoco lo afecta. Es sumamente confiable .La gran variedad de retardos que tienen sus series le dan mucha flexibilidad a los diseñosde voladura que los incluyen.
• 79
• 80
FANEL DUAL
Es un sistema de iniciación no eléctrico que fue desarrollado para diversas aplicaciones en minería superficial y subterránea.
Consta de una manguera Fanel con retardos
en ambos extremos. Su principal característica está dada por lo
simple de su uso, permite disparar un número ilimitado de barrenos y elimina la necesidad de mantener en almacén variados retardos.
• 81
Retardo de Profundidad.-
Se encuentra en uno de los extremos de la
manguera y se le coloca dentro del iniciador al
fondo del barreno. Generalmente, es de retardo
largo, de tal manera que permita que todos los
barrenos queden iniciados antes de que detone
el primero de ellos.
• 82
Retardo de superficie.-
Se encuentra ubicado en el extremo de la
manguera que queda fuera del barreno.
Se engancha a la manguera del barreno vecino
para retardar su detonación. Generalmente se
trata de un retardo corto, que permite iniciar
todos los barrenos antes de que detone el
primero de ellos.
• 83
El Fanel Dual ha sido diseñado para dar una
gran flexibilidad a las plantillas de voladura,
y para ser usado en casos en que la vibración
provocada por las voladuras se constituya en
un serio problema. El Fanel Dual permite la
detonación de un solo barreno por tiempo de
retardo.
• 84
• 85
EXPLOSIVOS :
MINERÍA SUBTERRÁNEA
• 86
DINAMITA
Dinamitas.-Hay una variada gama de dinamitas, para
cada trabajo que se pueda presentar en minería subterránea. Existe una dinamita para cada tipo de terreno, y que cubre cada necesidad de trabajo : Tipo de terreno , si hay presencia de agua , calidad de humos etc.
• 87
Gelatina 75 % : Alto contenido de
gelatina explosiva Semigelatinas : Gelatina + NCN Pulverulentas : Bajo contenido de
gelatina explosiva y
mas NCN Famecorte : Pulverulenta en envase Exacorte especial para contorno.
• 88
• 89
EMULSIONES
Emulsiones.-
Las emulsiones son explosivos de última
generación, extraordinariamente confiables y
seguros, con una gran resistencia al agua.
Van desplazando a las dinamitas debido a que
la relación “precio-trabajo”está a su favor.
Por ser un explosivo químicamente balanceado
la calidad de sus humos es excelente.
• 90
Como ejemplos ponemos una marca comercial con 3 tipos básicos de emulsión encartuchada.
Emulnor 1000 : Para roca suave
Emulnor 3000 : Para roca media
Emulnor 5000 : Para roca dura
En envase de valerón en diversos diámetros y
longitudes.
• 91
• 92
ACCESORIOS DE VOLADURA :
MINERÍA SUPERFICIAL
• 93
Es un explosivo de alta densidad, velocidad y
presión de detonación. Tiene dos orificios, uno
de ellos pasante, para alojar un cordón
detonante, y otro no pasante para cuando se
usa algún tipo de fulminante para su iniciación. Según el diámetro del barreno, se usa en
cuatro tamaños y pesos. Tiene una gran
resistencia al agua y a la presión hidrostática.
• 94
Peso (lb) : 2 , 1 , 1/2 , 1/3 VOD : 7300 m/s Resistencia al agua : Excelente Resistencia a la
presión hidrostática : 2,1 kg / cm² Sensible al cordón
detonante 5P, 8P: Si
• 95
La misión principal de todo booster es producir
una buena iniciación en explosivos de baja
sensibilidad que se encuentran confinados
dentro de barrenos. De acuerdo con el diámetro del barreno, se
determina el peso del booster, con la finalidad
de que el explosivo llegue lo mas rápidamente
posible a su velocidad de estado.
• 96
• 97
CORDÓN DETONANTE
Son cordones de fibras sintéticas y plástico que
tienen un núcleo de Pentrita. Adicionalmente,
los cordones reforzados tienen hilos y resinas
parafinadas. Son seguros dentro de condiciones normales de
manipuleo. Tienen una gran velocidad de detonación que se encuentra en el orden de los 7000 m / s
• 98
3P 3PE 5P 5PE 8P 8PE
Peso nucleo g/m 3 3 5 5 8 8
Resist.Tensión kg 70 80 70 80 70 80
VOD m / s 6800 A 7000
Resistencia a la
Presión hidrostática
kg / cm² 3,16
• 99
Dependiendo de la aplicación, puede ser usado
tanto en la minería superficial como en la
subterránea. La minería de superficie lo usa en
forma intensiva, principalmente como línea
troncal en combinación con retardos y líneas de
bajada no eléctricas, en diseños de voladura
que incluyen dichos accesorios.
También se le usa en disparos secundarios.
• 100
• 101
FANEL CON RETARDO DE FONDO
Este accesorio de voladura no eléctrico, consta
de una manguera Fanel de diversas longitudes.
Cuando se le usa como linea descendente,
se recomienda solicitar la manguera STD
reforzada, pues tiene una mayor resistencia a
la tracción. El fulminante ubicado en uno de los
extremos de la manguera, tiene un retardo de
alta precisión
• 102
Este accesorio de voladura no-eléctrico, se usa
principalmente como línea descendente en
voladuras de barrenos largos como los de la
gran minería. Se puede obtener con diversas
longitudes de manguera y con variados tiempos
de retardo.
El fulminante de retardo normalmente se aloja
dentro de un booster al fondo del barreno.
• 103
• 104
FANEL DUAL
Es un accesorio de voladura no-eléctrico que
consta de una manguera Fanel con un retardo
de fondo en un extremo y un retardo de
superficie en el otro extremo.
El Fanel Dual está específicamente diseñado
para detonar un barreno por cada tiempo de
retardo; esto lo hace imprescindible cuando se
trata de solucionar problemas de vibraciones.
• 105
• 106
EXPLOSIVOS :
MINERÍA SUPERFICIAL
Es una mezcla de emulsión matriz con Anfo,
es decir, un Anfo pesado envasado encartuchos de valerón.Tiene un gran poder rompedor, por lo
cualpuede ser usado como carga de fondo en diámetros mayores a 3 pulgadas.
• 107
Los fabricantes, pueden hacer diversas
formulaciones de emulsión matriz de acuerdo
a las necesidades del cliente y al uso que se le
va a dar al producto.
Si el volumen de consumo lo justifica, es
posible fabricar la emulsión in-situ mediante
una fabrica portátil.
• 108
• 109
Se fabrican anfos pesados con diversas
proporciones anfo-emulsión matriz, en los
camiones factoría de acuerdo con las
especificaciones del cliente o a las necesidades
del terreno que va a disparar. También se puede fabricar anfos pesados de
baja densidad para ahorrar explosivos cuando
el terreno lo permite.
• 110
A. Tipo de roca, tamaño o dimensiones del túnel.
B. Perforación: - Diámetro de los barrenos.
- Profundidad de los barrenos
C. Factor de Potencia.
D. Número de barrenos a perforar.
E. Tipo de Voladura (con barrenos de contorno o no)
F. Diseño del cuele (corte, cuña)
G. Otros barrenos. Diseño
H. Forma de carga de los diferentes tipos de barrenos
I. Accesorios de voladura
J. Forma de Iniciación
K. Costeo. Costo total y costo unitario
L. Evaluación de resultados
M. Costo de perforación
• 111
A. Tipo de roca. Volumen a mover cada día
B. Diámetro de perforación y altura de banco
C. Factor de Potencia
D. Diseño de Malla: - Consideraciones Estructurales
- Equipo de carguío. Tipo de ruma.
- Fragmentación
- Desplazamiento de la ruma
- Control de Calidad
E. Tipo de Voladura:- Fragmentación.
F. Diseño de la carga dentro del barreno.
G. Accesorios de voladura que se va a usar
H. Diseño de iniciación
I. Evaluación de resultados
J. Costeo. Costo total y costo unitario
K. Costo de perforación y voladura vs. Fragmentación
• 112
A. TIPO DE ROCA:
Posibilidades de conseguir los parámetros geotécnicos de la roca. Modulo de
Young, Módulo de Poisson, Resistencia uniaxial a la compresión.
Asumir parámetros geotécnicos promedio para el tipo de roca.
Dimensiones del túnel para tener una idea clara de la magnitud de la operación.
B PERFORACIÓN:
* Diámetro de barrenos
Para seleccionar el explosivo adecuado y la distribución de carga.
* Profundidad de los barrenos. Paralelismo
• 113
MINERÍA SUBTERRÁNEA
C. FACTOR DE POTENCIA:
Es la cantidad de explosivo necesario para fragmentar una unidad de volumen de
roca.
Considerando la dureza de la roca, el tamaño promedio de fragmentación que se
pretende obtener, el desplazamiento de la ruma y factores de seguridad, es posible
aproximar un factor de potencia tentativo. Aun cuando es un concepto muy
subjetivo. Podemos decir lo siguiente:
Roca Blanda : Entre 120 y 250 g/t
Roca Media : Entre 250 y 500 g/t
Roca Dura : Mas de 500 g/t
La fragmentación producida por un determinado factor de potencia no es un valor
absoluto que depende únicamente de los g/t empleados.
Factores geológicos, malla de perforación, forma de iniciación, entre otros, tienen
también una cierta influencia, por lo cual es necesario combinar adecuadamente
todos los factores presentes para optimizar resultados.
• 114
D. NÚMERO DE BARRENOS A PERFORAR:
El número de barrenos a perforar, depende del tamaño del túnel y del factor de
potencia que se va a utilizar.
Conociendo el volumen de material que se va a disparar y el factor de potencia
tentativo, tenemos la cantidad de kilos de explosivo que serán necesarios.
Conociendo la longitud y el diámetro del barreno, mas la densidad del explosivo que
se va a usar, sabemos cuanto puede ser colocado en cada barreno.
Dividiendo el total de explosivo entre el volumen de explosivo que puede ser
colocado en un barreno, tenemos el número de barrenos que será necesario
perforar.
El número de barrenos puede ser ajustado ligeramente hacia arriba o hacia abajo
para obtener una mejor distribución del explosivo dentro de la roca.
• 115
E. TIPO DE VOLADURA:
Un mismo frente puede ser disparado de diversas maneras, así, se puede optar por
usar o barrenos de contorno; la iniciación de los barrenos de contorno puede ser
pre o post al resto de barrenos; se puede usar uno o varios tipos de explosivo, etc.
Basados en la experiencia y en un conocimiento particular de cómo responde el
terreno al uso de explosivos, es necesario decidir el tipo de voladura que se va a
intentar establecer.
Definir el tipo de voladura correcto hará que la operación sea más segura, requerirá
de menos limpieza de las nuevas caras, disminuye la necesidad de sostenimiento.
F. DISENO DE LA CUÑA:
Los primeros barrenos en detonar son los de la cuña, por tanto, es necesario tener
éxito en remover correctamente esta parte del frente para que los demás barrenos
tengan una buena oportunidad de hacer su trabajo.
Los barrenos de la cuña pueden tener una cierta inclinación convergente, o ser
paralelos.
Normalmente, dentro del diseño de una cuña se dejan algunos barrenos sin cargar
con la finalidad de que actúen como caras libres.
• 116
G. OTROS BARRENOS:
Luego de detonar los barrenos de la cuña, siguen los más próximos a la cuña,
tratando de agrandar la cavidad dejada por la cuña, los demás seguirán detonando
en secuencia del centro hacia fuera, hasta completar la totalidad de ellos.
La cantidad de explosivo en cada barreno no es uniforme, sino mas bien va de
acuerdo con el trabajo que deben realizar, así los arrastres llevan mas carga que
los de contorno.
La distribución de los barrenos dentro del frente debe ser lo mas uniforme posible
para que el explosivo esté también uniformemente distribuido y genere una
fragmentación pareja.
H. FORMA DE CARGA DE LOS DIFERENTES TIPOS DE BARRENO:
Los barrenos que conforman la cuña son los que van mas cargados, luego las
primeras ayudas, los cuadradores y arrastres son los que tiene mas carga, después
de estos, tenemos los barrenos centrales con algo menos de carga y finalmente los
de contorno que llevan una carga ligera y a veces desacoplada, son los que llevan
menos carga.
• 117
I. ACCESORIOS DE VOLADURA:
Se puede organizar una voladura usando los siguientes accesorios:
(a) Mecha de Seguridad + Fulminante
(b) Mecha de Seguridad + Fulminante + Conector + Mecha Rápida
(c) Fulminantes Eléctricos
(d) Fulminantes No Eléctricos (Fanel)
Los de mayor uso son los sistemas de Mecha de Seguridad y aquellos con Fanel.
Desde el punto de vista de la seguridad y fragmentación un disparo con Fanel es lo
óptimo, sin embargo, existen minas que consideran que el uso de Mecha de
Seguridad + Fulminante aún les da resultados positivos.
• 118
J. FORMA DE INICIACION:
Los barrenos pueden ser iniciados por la ignición de la mecha de seguridad uno a
uno y en la secuencia deseada. Requiere de mucha serenidad y destreza la
iniciación correcta de una ronda.
El uso del Carmex simplifica y le da mucha mas seguridad a esta operación.
El uso del Fanel mejora aún mas las condiciones de iniciación y propicia una mejor
fragmentación al poder manejar los tiempos de detonación con precisión.
K. EVALUACION DE RESULTADOS:
Muchas veces después de un disparo, los resultados saltan a la vista y otras tantas
veces estamos dudosos, y en ambos casos, no existe manera de registrar
objetivamente lo que observamos.
Nuevas técnicas de análisis de fragmentación desde fotografías permiten ahora
analizar la fragmentación y efectuar registros de los resultados en forma objetiva.
La evaluación y el registro sistemático de resultados puede crear en el corto plazo
un banco de datos con suficiente información como para determinar con bastante
seguridad cual sistema de perforación y voladura produce los mejores resultados.
• 119
• 120
L. COSTO TOTAL Y COSTO UNITARIO:
Tomamos como ejemplo un túnel con un frente de 2,0m x 2,5m, perforado con barrenos de 1,6m.La roca tiene una densidad de 2,7.El carguío del frente le toma 3 horas de trabajo a un maestro y a un ayudante, dentro de su turno de 8 horas.La tasa de cambio entre el Sol y el Dólar es de 3,5 soles por Dólar.
Los principales factores que conforman el costo de una voladura son:
-Labor-Explosivos-Accesorios-Control-Equipos
Labor : 01 maestro01 ayudante
Soles/día x C. Social 30% / 8 x 3/rata de cambio = US$
1 Maestro 40 x 1.3 8 x 3 3.5 = U$5.6
1 Ayudante 30 x 1.3 8 x 3 3.5 = U$4.2
Total U$ 9,8
Explosivos:
2.0 x 2.5 x 1.6 x 2.7 = 21.6 t
P.F. = 1.0 kg / t
21.6 Kg. de Dinamita (US$ 45= 25 Kg) = US$38.9
El promedio de cartuchos en cada taladro es de 6 de 90 g cada uno, por lo cual será necesario perforar 40 barrenos para distribuir uniformemente el explosivo en todo el frente.
Accesorios: Faneles = 40 c/u x US$ 1.45 = U$ 58.0
Cordón Detonante = 8.0 m x 0.2 = U$ 1.6
Fulminante Común = 1.0 c/u x 0.1 = U$ 0.1
----------
U$59.7
• 121
Control de Explosivos:
Supervisión : 80 x 1.3 8 x 3 3.5 = U$11.1
Equipos : Camioneta 2200 x 1.18 30 24 x 3 = U$10.8
-----------
U$21.9
Gran Total U$30.3
Costo Unitario:
Gran Total U$130.3
--------------- = ------------- = U$6.03 / tm
Tonelaje 21.6
• 122
M. COSTO DE PERFORACIÓN Y VOLADURA VS FRAGMENTACIÓN:
Se puede aun avanzar un poco mas en la evaluación de una voladura,
suponiendo que conocemos nuestro costo de perforación.
El costo combinado de perforación + voladura puede ser asociado a una
determinada curva granulométrica.
Cuando nuestros costos de perforación y voladura se asocian a la curva
granulométrica óptima para todo el conjunto de operaciones de minado, sabremos
que nuestra perforación y voladura está también en su punto óptimo.
• 123
A. TIPO DE ROCA:
Volumen a mover cada día.
Ver las posibilidades de conseguir los parámetros geotécnicos de la roca, Módulo de
Young, Módulo de Poisson, Resistencia uniaxial a la compresión. Si no es posible
conseguir esta información, asumir los parámetros promedio para la roca en cuestión.
Existen también formas empíricas para evaluar la dureza de una roca durante el proceso
de minado, posiblemente el mas preciso sea la velocidad de penetración de la broca
dentro del taladro durante la perforación. Los proyectos de perforación y voladura deben
ser proporcionales al movimiento diario de roca que se pretende realizar.
B. DIÁMETRO DE PERFORACIÓN Y ALTURA DEL BANCO:
Son función del equipo de trabajo y del volumen de roca que se desea mover
diariamente. También pueden intervenir otros factores como el geológico,
topográfico, espacio, etc.
Otro factor importante que se tiene en cuenta al decidir el diámetro de perforación y
la altura de banco, es la fluidez de la operación y el costo resultante.
• 124
• 125
C. FACTOR DE POTENCIA:
Es la cantidad de explosivo necesario para fragmentar una unidad de volumen de roca. Considerando la dureza de la roca, el tamaño promedio de fragmentación que se pretende obtener, el desplazamiento de la mina y factores de seguridad, es posible aproximar un factor de potencia tentativo.Aun cuando es un concepto muy subjetivo, podemos decir lo siguiente:
•Roca Blanda: Entre 60 y 120 g/t•Roca Media: Entre 120 y 250 g/t•Roca Dura: Mas de 250 g/t
La fragmentación producida por un determinado factor de potencia no es un valor absoluto que depende únicamente de los g/t empleados.
Factores geológicos, malla de perforación, forma de iniciación, entre otros, tienen también una cierta influencia, por lo cual es necesario combinar adecuadamente todos los factores presentes para optimizar resultados.
D. DISEÑO DE MALLA:
El diseño de malla, está orientado a obtener una buena distribución del explosivo dentrode la roca que se desea volar. Además, se debe dirigir el explosivo en una direccióndefinida y confirmarlo adecuadamente dentro de condiciones de seguridad.Al intentar un diseño de malla, es conveniente tener en mente lo siguiente:
Consideraciones Estructurales: si se trata de una roca sedimentaria o metamórfica, trazar la malla de tal manera que el sentido de la iniciación sea perpendicular al rumbo.
Igualmente, si hay fallamientos o planos de diaclasamiento bien desarrollados, tener en cuenta al orientar la malla.
Consideraciones de equipo: El equipo de carguío compuesto por palos mecánicos o eléctricos trabajará mejor con rumas altas y compactas, mientras que cargadoras frontales necesitan mas bien rumas bajas, extendidas y con el material flojo.
Fragmentación : Burdenes amplios tienden a producir material grueso, burdenes ligeros mejoran la fragmentación. Normalmente una relación S/ B de 1.3, produce una mejor fragmentación que otra S / B de1.0
Consideraciones de movimiento: Por razones operativas, algunas veces es conveniente dejar la ruma en su mismo sitio, y otras veces es necesario desplazarla.
Consideraciones de control de calidad: Dentro de una misma voladura, a veces co existen dos o mas tipos de roca que no deben mezclarse.
Es posible mantenerlas aparte orientando la malla y la salida adecuadamente.• 126
E. TIPO DE VOLADURA:
Por diversos motivos, se determina realizar una voladura dentro de ciertas
condiciones particulares, consecuencia de las necesidades propias del minado,
seguridad, estabilidad de taladros, etc.
Si la necesidad de fragmentar, usar P.F. altos, burdenes ligeros, relación S/B de 1.3 y una adecuada orientación de la salida.
Si la necesidad es desplazamiento , burdenes ligeros, salida frontal, fila por fila con tiempos ascendentes es lo indicado.
Si la necesidad es dejar caras firmes para taludes estables, se deberá diseñar un precorte.
Si la necesidad es mantener la voladura in situ para no mezclar diferentes rocas, el disparo confinado (buffer) es necesario.
Si las condiciones de terreno son difíciles y la cara final tiende a desmoronarse en un disparo normal, posiblemente haya necesidad de diseñar un soft blasting para la última fila de barrenos.
• 127
F. DISEÑO DE CARGA DENTRO DEL BARRENO:
El explosivo que se carga dentro de un barreno tiene una cantidad de energía que
debe ser aplicada a la roca para producir los efectos que deseamos. Esto significa
que debemos las medidas necesarias para que esa energia vaya a la roca y no al
aire como un pulso o como calor.
El material de atacado y su altura dentro del barreno deben ser suficientes para
obtener la presión de detonación.
El burden debe ser ligero para inducir la fractura de la roca y su desplazamiento en
esa dirección. La iniciación del explosivo debe ser desde el fondo del barreno con
la finalidad que la presión de detonación actúe mas tiempo.
La iniciación deber ser hecha con un Primer o Booster adecuado para aprovechar al
máximo la energía del explosivo. Dentro de lo posible usar en el sistema de
iniciación un retardo de fondo que permita tener todo el disparo encendido antes de
que detone el primer barreno.
• 128
G. ACCESORIOS DE VOLADURA QUE SE VA USAR:
En la actualidad la voladura de roca en minas de superficie está dominada por
técnicos que emplean accesorios no – eléctricos (Faneles) para su iniciación.
Los FANELES pueden tener un retardo al fondo y los retardos de superficie estarán
dados por sistemas de retardo separados.
En el caso de FANELES DUALES, ellos aportan el retardo al fondo y el de superficie y
se tiene la oportunidad de detonar un barreno a la vez con la iniciación de la columna
explosiva llegue a su velocidad de estado rápidamente.
El ANFO puede ser iniciado por un explosivos que tenga no menos de 80 Kbar de
presión de detonación, sin embargo, es recomendable usar el HDP de 240 Kbar de
presión de detonación para obtener la velocidad de estado del explosivo casi de
inmediato.
En superficie, se puede usar Cordón Detonante como línea troncal de iniciación o la
línea silenciosa cuando el ruido y golpe de aire deben estar bajo control.
• 129
H. DISEÑO DE INICIACION:
Con anterioridad se ha tratado que el diseño de la malla de perforación está
influenciada por la orientación que se piensa dar a la iniciación, y por otros muchos
factores que de una u otra forma también influyen en la iniciación. En realidad, al
momento de diseñar la malla de perforación también se está diseñando la forma de
iniciación que tendrá una voladura. Dentro de la iniciación están incluidos los tiempos
de retardo que se usarán entre barrenos y entre filas selección que normalmente se
basa en reglas empíricas o en la experiencia del operador. Técnicos modernos que
usan la fotografía de alta velocidad como instrumento que permiten calcular con una
mejor aproximación los tiempos de retardo al medir la velocidad de respuesta del
terreno a la detonación de un barreno. La medida de velocidad de repuesta del
terreno, nos permite poner los tiempos de retardo que no sean tan cortos que
ahoguen el disparo, ni tan largos que permitan la proyección de rocas volantes y
eliminen la interacción entre barrenos y la fuga de la energía de gases.
• 130
I. EVALUACION DE RESULTADOS:
Podemos considerar que una voladura de superficie ha sido exitosa cuando la
fragmentación es la correcta y es uniforme dentro de toda la voladura, los pisos
guardan el nivel previsto y son planos, la nueva cara libre es uniforme y sólida, no
han existido rocas volantes, las proyecciones del material de atacado ha sido
moderada, el nivel de ruido y vibraciones es aceptable y dentro de lo normal, la
forma y desplazamiento de la ruma son los esperados, principalmente. Una forma
de evaluar objetivamente y conservar los resultados con propósito de comparación
con disparos posteriores, es realizar un análisis de fragmentación y fotografía
digital.
J. COSTO TOTAL Y COSTO UNITARIO:
Al igual que en la minería subterránea, los costos están conformados por:
- Labor
- Explosivos
- Accesorios
- Control
- Equipo
• 131
En minería superficial, el peso específico de los costos varía radicalmente, tal comoveremos al calcular el costo en una voladura de un banco de 8.0 m perforada a 5pulgadas en malla de 5.0 x 4.0 con una altura de atacado de 3.5 m, cargado conANFO, FANEL, Booster de 1Lb., Cordón Detonante Troncal en superficie y retardosfila por fila, aproximadamente 50 000 tns.
Otros datos importantes serán la sobreperforación de 1,0 m, densidad de roca de2,7, densidad del explosivo (anfo) de 0,70 g / cc. La salida del disparo la suponemos en echelón, la malla será alterna y de 4 filas defondo.
Datos deducidos:
Volumen de roca removida por cada taladro
5,0 x 4,0 x 8,0 x 2,7 = 432,0 t por taladro Densidad de carga por metro de taladro
(5,0 x 2,54/2) 2 x x 100 x 0,70 = 8,87 kg / m
• 132
Cantidad de anfo por cada taladro
8,0 + 1,0 – 3,5 = 5,5 m de carga
5,5 x 8,87 = 48,8 kg por cada taladro Factor de potencia
48 800 g / 432 t por taladro = 113 g / t Número de taladros
50 000 t / 432 t = 116 taladros
Cálculo de los costos de voladura:
Labor
5 personas
Ganan 40 soles al día, tienen costos sociales del 30 % y realizan su labor
dentro de las 8 horas normales de trabajo. La tasa de cambio es de 3,5 soles
por cada Dólar.
40 x 1,3 x 5 = 260 / 3,5 = U$ 74,30
• 133
Agente de voladura: Anfo
116 taladros x 48,8 kg = 5660 kg
5660 x U$ 0,40 = U$ 2264,30
Accesorios de voladura: Booster
116 x 2,8 c/u = U$ 324,80
Fanel
116 x 3,0 c/u = U$ 348,00
Cordón detonante
Cada echelón tiene 14,2 m de largo y suponemos 0,80 m de sobrante.
116 taladros / 4 filas = 29 echelones
29 echelones x 15,0 m = 435,0 m
435,0 m U$ 0,2 m = U$ 87,00
Retardos
29 echelones –1 = 28 espacios
dos retardos por espacio
28 x 2 = 56 retardos
56 x U$ 2,5 c/u = U$ 140,00
• 134
Control:
Un supervisor ganando 80 soles por día
80 x 1,3 / 3,5 = U$ 29,70
Equipo:
Camión de U$ 200 000 depreciable en 10 000 horas.
200 000 / 10 000 x 8 = U$ 160,00
Consume 3 galones por hora de Diesel de 6,5 soles por galón
3,0 x 8,0 x 6,5 / 3,5 = U$ 44,6
Estimamos otros consumos en 50 % del costo de Diesel
44,6 / 2 = U$ 22,3
Estimamos las reparaciones en el 50 % de la depreciación
160,00 / 2 = U$ 80,00
Gran total = U$ 3265,00
Costo unitario
3265 / 50 000 = U$ 0,0653 / tn
• 135
K. COSTO DE PERFORACIÓN Y VOLADURA VS FRAGMENTACIÓN:
Suponemos que conocemos el costo de perforación.
Ahora también conocemos el costo de la voladura.
Cuando el costo combinado de ambas operaciones baja, la fragmentación es mas
gruesa, mientras que cuando ambos costos aumentan la fragmentación se hace
mas fina.
Como después de perforar y volar aun tenemos que cargar, transportar y chancar,
deducimos que debe haber un punto óptimo, en el cual el costo de las 5
operaciones es mínimo, y que este costo mínimo puede asociarse a una
determinada fragmentación.
Todos nuestros esfuerzos deberán estar encaminados hacia hallar esa
fragmentación en la cual nuestros costos totales serán mínimos.
• 136
El desarrollo personal de un buen sentido común es la mejor defensa contra accidentes que un usuario de explosivos pueda tener.
Existe un sinnúmero de manuales y procedimientos que nos indican claramente que hacer en cada oportunidad; pero su valor es meramente aquel que cada uno les quiere otorgar.
El tener presente que los explosivos son siempre peligrosos y que raramente alguien sale ileso de un accidente, es un pensamiento que ha salvado muchas vidas.
Las personas que trabajamos con explosivos tenemos que conocer básicamente lo siguiente:
• 137
A. Almacenamiento de Explosivos.- Polvorines:
- Son seguros ?- Son frescos ?- Son amplios ?- Su construcción es adecuada ?- Tienen vigilancia ?- Cerca de áreas pobladas o vías públicas ?- Son bien utilizados ?- Cumplen con los requisitos de Ley ?- Existe un buen plan de mantenimiento y revisiones periódicas ?
B. Transporte.- Dentro de la propiedad minera:
- Junto con el personal ? - Vehículo apropiado ?
- Riesgos en el camino ?- Personal entrenado ?- Área acordonada ?
• 138
Fuera de la propiedad minera:- Medio de transporte adecuado ?- Custodia Policial ?- Agentes de voladura y primers separados ?- Asegurados y estables ?- Apropiadamente embalados ?- Usando las rutas correctas ?- Personal entrenado ?
C. Carga y Voladura.- Durante el carguío:
- Esta el área libre ?- Tengo todas las herramientas ?- Hay gente demás ?- Estamos concentrados en varias tareas ?- Me falta o sobra explosivo ?- Radios apagados ?
• 139
Al momento de la voladura:- Todos lo accesos cortados ?- Todo el equipo fuera ?- Todo el personal fuera ?- A la hora debida ?- Avisos sonoros ?- Lugares de protección ?- Silencio radial ?
D. Después del disparo:
- Inspección de lejos ?- Solo entran los responsables ?- Inspección general del área ?- Atento durante la excavación ?- Atento durante la perforación ?- Ventilación y orden de reingreso
• 140