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Proceso del Fracturamiento de RocasChapter 9

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Para poder obtener una buena fragmentacin,como resultado de las operaciones minerasunitarias de perforacin y voladura, el proceso delfracturamiento de rocas debe ser bien entendido.

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Evolucin de los conceptos del proceso defracturamiento de rocas.

Desde comienzos de la dcada de los aos 50 hanevolucionado vertiginosamente los conceptos quetratan de explicar el proceso del fracturamiento derocas; o en otras palabras, se han desarrolladomltiples teoras que tratan de explicar los efectos quecausan la detonacin de una mezcla explosivacomercial cargada dentro de los taladros respectivos.

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Se debe mencionar que la mayora de losinvestigadores estn de acuerdo en que la evolucinde los conceptos de la referencia ha sido la siguiente:

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Otros investigadores del presente siglo proponen eldiagrama conceptual siguiente: Mostrando losconceptos de la evolucin de la ciencia de la voladurade rocas:

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Existen tambin muchas teoras que tratan deexplicar el proceso de los diversos mecanismos quetoman lugar cuando se lleva a cabo el fracturamientode la masa rocosa por efecto de la energa producidapor la detonacin de cualquier mezcla explosivacomercial.Se debe mencionar al respecto que existen variasopiniones y que muchas de estas dividen al procesodel fracturamiento de rocas en 3, 5 y hasta 8 etapasestando todava muchas de estas opiniones en plenoproceso de validacin.

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As por ejemplo R. Frank Chiappetta, ha propuestoque el proceso de fracturamiento de rocas seaenfocado desde un punto de vista de eventos.Tal como sigue:

E1 = DetonationE2 = Shock and/or stress wave propagationE3 = Gas pressure expansionE4 = Mass movement, etc.

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La mayora de los investigadores estn deacuerdo en que 3 son las etapas o fasesprincipales que toman lugar en el proceso delfracturamiento de rocas por la accin de unamezcla explosiva comercial:

Etapas del proceso del fracturamiento de rocas

Primera fase: Fracturas radiales (Brisance)Segunda fase: Empuje hacia adelante (heave)Tercera fase: Fragmentacin

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Cuando cualquier mezcla explosiva comercial que seencuentra cargada dentro de un taladro es detonada,se producen ondas compresivas o de choque.La forma y magnitud de estas ondas compresivas queviajan a altas velocidades cuyo rango esta entre 3,000 5,000 m/seg., depender del tipo de mezclaexplosiva comercial, del tipo de roca, del numero yposicin de los boosters, altura de carga, dimetro deltaladro y la relacin de la velocidad de detonacin conla velocidad de propagacin de las ondas a travs delmacizo rocoso.

Descripcin, anlisis y discusinPrimera fase: Fracturas radiales (Brisance)

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1era.Fase

Fracturas radiales(Brisance)

t

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Figura N 1

Se debe mencionar que estas primeras fracturasradiales se producen en las zonas adyacentes a lostaladros y el tiempo necesario para esto, esta entre 1 a2 ms.

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Las altas presiones de los gases, hacen que estosproduzcan las ondas compresivas las cualessern refractadas y reflejadas.Las ondas compresivas reflejadas cambiaran designo (negativo) y se convertirn en ondastensionales. Esta transformacin ocurrir cuandolas ondas compresivas arriben a una cara libre,cuando la masa rocosa cambie de densidad ocuando ellas encuentran fallas geolgicas oplanos estructurales, etc., etc.El fracturamiento de la roca comenzara en la caralibre o en cualquier discontinuidad donde lasondas compresivas son reflejadas.

Segunda fase: Empuje hacia adelante (heave).-

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Cuando las ondas compresivas cambian designo y se convierten en ondas tensionales; ellasregresan de la cara libre o cualquierdiscontinuidad estructural, hacia el punto deorigen de la detonacin fracturando el macizorocoso; porque este falla ms fcilmente porefecto de las ondas tensionales que por el de lasondas compresivas.En general, es muy conocido que la resistenciatensional dinmica de cualquier tipo de roca esmenor que su resistencia compresiva dinmica.

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Las ondas tensionales producirn el empuje haciadelante (HEAVE) del macizo rocoso en la zonamas cercana a la cara libre (burden).

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El empuje haciadelante (HEAVE) entreotros factoresdepender de losiguiente: Tipo de roca,cantidad y calidad dela mezcla explosivacomercial, las mallasde perforacin yvoladura a ser usadasen el disparo primario,etc., etc.

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Cara libre

Carga explosiva

Detonacin (vista en planta)

Figura N 2

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En esta etapa se produce la fragmentacin total dela roca.

Tercera fase: Fragmentacin

JOHANSSON: Ha dicho que:Bajo la influencia delas altas presiones de los gases producidos por ladetonacin de cualquier mezcla explosivacomercial; las primeras fracturas radiales sonextendidas, la cara libre falla y esta es movidahacia el frente.Como en el caso del empuje hacia adelante(HEAVE); la primera parte del macizo rocoso esmovida hacia adelante y la nueva cara librereflejara lo restante de las ondas de choqueproducidas por las ondas compresivas.

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Luego, las ondas tensionales son suficientes parafracturar el macizo rocoso en estudio. Esteproceso continuara hasta que las ondastensionales requeridas para fracturar al macizorocoso; y por fin todo el proceso delfracturamiento de rocas habr terminado.Muchos investigadores han dicho que: LaFRAGMENTACIN es la ms importante y nicavariable que debe ser tomada en cuenta paraevaluar los resultados de un disparo desde unpunto de vista tcnico-econmico-ecolgico. Esdebido a que la fragmentacin es la nica variableque Inter.-relaciona a todas las operacionesminero-metalrgicas que conforman el ciclo totalde la extraccin del mineral (pre-minado, minadopropiamente dicho, procesamiento de minerales,y venta de los productos minerales) .

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1era. Fase fracturasradiales (Brisance)

2da. Fase empujehacia delante

(Heave)3era. Fase

fragmentacion

Figura N 3

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Perforacin

Voladura

Carguio yAcarreo

Chancadoraprimaria

Conveyor

Chancadorasecundaria

Molienda

MineralIn-situ

Siguientes etapas del procesamiento

Fragmentacin

Fragmentacin

Transporte

Fragmentacin

Transporte

Fragmentacin

Fragmentacin

DIAGRAMA CONCEPTUALN 1

Muestra como la variablealeatoria FRAGMENTACIONInter.-relaciona a todas y cadauna de las operaciones de uncomplejo minero-metalrgico.

Chancadoraterciaria Fragmentacin

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Discusin.- La discusin final seria diciendo que sise quiere maximizar produccin y productividad encualquier operacin minera se debe maximizar laFRAGMENTACION del material rocoso; y paralograr esto en primer lugar se debe entender bienel proceso de fracturamiento de rocas y luego usarla ciencia y tecnologa mas moderna en voladurade rocas, y en especial los modelos matemticos(softwares) que representen o simulen a laoperacin minera unitaria de la referencia.

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La figura 4 muestra el proceso delfracturamiento de rocas dividido en cinco

etapas o fases.

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1. Zona detrituracin

2. Grietasradiales

3. Propagacinssmica de las

ondas de shock yexpansin de

gases

4. Reflexin 5.Movimientodel burden,face slabbing

and craknetworkformation

Movimiento delburden

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Despus de algunos aos de investigacin, lossiguientes conceptos fueron postulados:

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Energaseleccionadade acuerdo auna MEC

Fragmentacin,reduccin detamao.1. Teora de laconminucionaplicada achancadoras.2. DenisDagamo, etc.

Fragmentacin,reduccin detamao.1. Teora de laconminucionaplicada achancadoras.2. DenisDagamo, etc.

Movimiento dela roca,desplazamiento

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Figura N 5

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La desgracia puede ser una suerte.La suerte se presenta cuando la preparacin encuentra una

oportunidad.

Dr. Carlos Agreda T.Profesor.

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