4. VOLADURA DE BANCOS EN LA PRÁCTICA

139

VOLADURA DE BANCOS

Para entender mejor lo que se expone, se ilustra los términos más usuales en lavoladura de bancos. En la siguiente figura.

PARÁMETROS DE LA ROCA

• Los parámetros de la roca, que deben considerarse para comprender el procesode voladura, son: densidad, velocidad de propagación, impedancia, absorción deenergía, resistencia a la compresión, tenacidad, y estructura.

• Las clases prácticas para conocer y caracterizar las rocas son:

Ser un buen geólogo. Ser un buen perforista.

140

NOMENCLATURA DE VOLADURA DE BANCOS

141

PARAMETROS DE DISEÑO DE UN TALUD EN MINERÍA SUPERFICIAL

142

INTERACCION DE EVENTOS T1 A T4 EN LA VOLADURA DE UN BANCO

143

FENOMENOS CAPTADOS DE IMÁGENES VIDEOGRAFICOS

144

EFICIENCIA DEL EXPLOSIVO(Creación de una red de fracturas)

• Ecuación 1

Donde: EPT = Término para performance del explosivo (por sus siglas en ingles)ρe = Densidad del explosivo en gm/ccVR= Velocidad sónica en la roca (km/s)D = Velocidad de detonación (km/s)R = Ratio de desacoplamiento (volumen del taladro/volumen del explosivo)E = Rendimiento máximo del explosivo calculado en (kcal/g)

Donde EM = Valor no-ideal, ET= Teórico

e

e

TEE

RI

VD

VDI

D0.36EPTM

R2

R

2

2

145

VELOCIDAD SÓNICA

Ecuación 2.

Donde: VP =Velocidad sónica de la rocaE = Modulo de Elasticidad del Youngθ = Densidad de la roca, g/ccγ = Ratio de Poisson

21

I2-I-IE VP

MODELO FÍSICO DE UNA REACCIÓN DE DETONACIÓN DE UN EXPLOSIVO EN UN MACIZO ROCOSO

147

VOLADURA DE BANCOS

Hacer de Geólogo ayudará a caracterizar mejor el macizo rocoso, la presencia dezonas de debilidad tales como fallas, cavidades de solución o zonas de rocaincompetente, muestras de roca fresca pueden ser usados para determinar ladureza y densidad.

Hacer de un perforista observador, puede ser también de gran ayuda paradeterminar las variaciones de la roca que no se muestran en la superficie. Ejemplo:

• Baja penetración, excesivo ruido y vibración, indican que la roca es dura yserá difícil fragmentarla.

• Penetración rápida y perforadora quieta indica que es una roca suave.• Falta de resistencia a la penetración, acompañado por falta de detritus y aire,

indica que es una zona de vacíos.• Falta de detritus, aire y agua, indican también que existen zonas de grietas

subterráneas.• también es posible controlar el color y naturaleza de los detritus para saber

sobre que material se esta perforando.

148

VOLADURA DE BANCOS EN LA PRÁCTICA

• Diseño de un taladro y una malla de taladros

• Factor de carga

• Consideraciones geológicas y topográficas

• Diseño del secuenciado

• Carguío de taladros

• Problemas comunes en el rendimiento de las voladuras

149

FRACTURAMIENTO Y FRAGMENTACIÓN

Fracturado / Fragmentado

150

Dinámico

Gas

Movimiento

PROCESO DE FRACTURAMIENTO

151

A - Cráter B - Banco

C – Fondo libre D – Bolones

AUMENTO DE CARAS LIBRES

152

ATRIBUTOS

• Existencia de 2 caras libres

• Taladro paralelo a la cara libre

• Taladros múltiples

• Tipo de voladura mas utilizado

PORQUÉ SE UTILIZA ESTA TÉCNICA?

• Es fácil perforar taladros verticales

• La cara libre permite fácil rotura

• Bajo costo de voladura

VOLADURA DE BANCOS EN LA PRÁCTICA

153

L = Altura de banco

H = Profundidad de taladro

B = Burden

S = Espaciamiento

J = Sobreperforación

T = Taco

PC =Columna de carga

TERMILOLOGÍA

154

PARAMETROS DE LA VOLADURA

155

FACTOR DE BURDEN

KB= 30(SGex/1.4)1/3(160/Wtrk)1/3

Rango del KB

25-35

SGex = Peso especifico del explosivo (g/cm3)

Wtrk = Unidad de peso de roca por volumen (lb/pies3)

B = dx x KBdx = Diámetro del explosivo

ECUACIÓN DE ASH

RELACIÓN DE ESPACIAMIENTO DE ASH

S = B x (1.4 to 2)156

REGLAS GENERALES PARA CANTERAS/MINAS A TAJO

ABIERTO UTILIZANDO ANFO

Densidad de ANFO = aprox. 0.8 g/cm3

Gravedad Especifica de roca: 2.5

• Factor de carga = 1 lb/yd3 (0.6 kg/m3)

• Alto → Fragmentos pequeños

• Bajo → Fragmentos grandes

• Altura de banco = 100 a 120 x Diámetro de taladro

• Ejem. 4 pulg de taladro => 33 a 40 pies de altura de banco

• Ejem. 10 pulg de taladro => 80 a 100 pies de altura de banco

157

ALTURA DE BANCO PEQUEÑO

• Muy rígido

• Pobre rotura

• Bajo factor de carga

• Salida del taco

• Rocas volantes

158

ALTURA DE BANCO MUY GRANDE

• Difícil de perforar

• Desviación de taladro

• Burden y espaciamiento variable

• Rocas volantes

• Sobretamaños

• Toes ó repies

159

ALTURA DE BANCO NORMAL

Altura de banco necesita que

sea aprox. 4 veces Burden.H = 4B

B

(Según ASH)

160

Burden = 24 x Diámetro del taladroEjem. 4 pulg. → 8 pies Burden

Espaciamiento = 36 x Diámetro de taladro

Ejem. 4 pulg. → 12 pies de espaciamiento

ATACADO

Utilizar de preferencia roca chancada Taco = 0.7 a 1.4 x BurdenTamaño de roca = 1/8 del diámetro de taladroEjem. 4 pulg de taladro => 8 pies de 1/2 pulg. de roca chancada

161

ALTURA DE BANCO NORMAL(Según ASH)

Sobreperforación = 1/3 x Burden

Nota: Si el fondo de banco se encuentra sobre un estrato, no requiere

sobreperforación

SOBREPERFORACIÓN

Ejem. 4 pulg. taladro => 8/3 pies

(3pies) de sobreperforación

162

6 pulg de diámetro de taladro en una cantera

Altura de banco 60 pies

Burden 12 pies

Espaciamiento 18 pies

Taco 12 pies de ¾ pulg

Sobreperforación 4 pies

EJERCICIO

163

mkgdPEW /1277

2

pielbdpW /34.0 2

3/ cmgdensidadp

Utilizar tabla de fabricante de explosivos

Donde:

164

DENSIDAD DE CARGA (Kg/m)

165

Pulgada mm 0.52 0.64 0.78 0.85 0.90 0.96 1.00 1.05 1.10 1.17 1.20 1.25 1.30 1.32 1.33 1.34 1.351 25 0.26 0.32 0.40 0.43 0.46 0.49 0.51 0.53 0.56 0.59 0.61 0.63 0.66 0.67 0.67 0.68 0.68

1.1/2 38 0.59 0.73 0.89 0.97 1.03 1.09 1.14 1.20 1.25 1.33 1.37 1.43 1.48 1.50 1.52 1.53 1.541.3/4 44 0.81 0.99 1.21 1.32 1.40 1.49 1.55 1.63 1.71 1.82 1.86 1.94 2.02 2.05 2.06 2.08 2.09

2 51 1.05 1.30 1.58 1.72 1.82 1.95 2.03 2.10 2.23 2.37 2.43 2.53 2.63 2.68 2.70 2.72 2.742.1/2 64 1.65 2.03 2.47 2.69 2.85 3.04 3.17 3.33 3.48 3.71 3.80 3.96 4.12 4.18 4.21 4.24 2.28

3 76 2.37 2.92 3.56 3.88 4.10 4.38 4.56 4.79 5.02 5.34 5.47 5.70 5.93 6.02 6.07 6.11 6.163.1/2 89 3.23 3.97 4.84 5.28 5.59 5.96 6.21 6.52 6.83 7.26 7.45 7.76 8.07 8.19 8.26 8.32 3.38

4 102 4.22 5.19 6.32 6.89 7.30 7.78 8.11 8.51 8.92 9.49 9.73 10.13 10.54 10.70 10.78 10.86 10.944.1/2 114 5.34 6.57 8.00 8.72 9.23 9.85 10.26 10.77 11.29 12.01 12.31 12.83 13.34 13.54 13.65 13.75 13.85

5 127 6.59 8.11 9.88 10.77 11.40 12.16 12.67 13.30 13.93 14.82 15.20 15.83 16.47 16.72 16.85 16.97 17.105.1/2 140 7.97 9.81 11.36 13.03 13.80 14.71 15.33 16.09 16.86 17.93 18.39 19.16 19.93 20.23 20.39 20.54 20.69

6 152 9.49 11.67 14.23 15.51 13.42 17.51 18.24 19.15 20.07 21.34 21.89 22.80 23.71 24.08 24.26 4.44 24.636.1/2 165 11.13 13.70 16.70 18.20 19.27 20.55 21.41 22.48 23.55 25.05 25.69 26.76 27.83 28.26 28.47 28.69 28.90

7 178 12.91 15.89 19.37 21.10 22.35 23.84 24.83 26.07 27.31 29.05 29.79 31.04 32.28 32.77 33.02 33.27 33.527.1/2 191 14.82 18.24 22.23 24.23 25.65 27.36 28.30 29.93 31.35 33.35 34.20 35.63 37.05 37.62 37.91 38.19 38.48

8 203 16.86 20.75 25.29 27.56 29.19 31.13 32.43 34.05 35.67 37.94 38.92 40.54 42.16 42.81 43.13 43.46 43.789 229 21.34 26.27 32.01 34.89 36.94 39.40 41.04 43.10 45.15 48.02 49.25 51.30 53.36 54.18 54.59 55.00 55.41

9.7/8 251 25.69 31.62 38.54 42.00 44.47 47.44 49.41 51.88 54.35 57.81 59.29 51.76 64.24 65.22 65.72 66.21 66.7110.5/8 270 29.75 36.61 44.62 48.62 51.48 54.91 57.20 60.06 62.92 66.93 68.64 71.50 74.36 75.31 76.08 76.65 77.22

11 279 31.88 39.24 41.82 52.11 55.18 58.86 61.31 64.38 67.44 71.73 73.57 76.64 79.71 80.93 81.54 82.16 82.7712.1/4 311 39.54 48.66 59.31 64.63 68.43 73.00 76.04 79.84 83.64 88.86 91.25 95.05 98.85 100.37 101.13 101.89 102.65

15 381 59.28 72.97 88.93 96.91 102.61 109.00 114.01 119.71 125.41 133.39 135.81 142.51 148.21 150.49 151.63 152.77 153.91

DENSIDAD DEL EXPLOSIVODIAMETRO DE

COLUMNA

DENSIDAD DE CARGA DE EXPLOSIVOS Y AGENTES DE VOLADURA

Expresado en Kg de explosivo por metro lineal de taladro.

• 50/50 Mezcla de Emulsión • 6 pulg. de taladro• 50 pies de columna de carga

166

pielbW /625.1341.0 2

lbWtTotal 765503,15

PROBLEMA

REGLAS GENERALES PARA CANTERAS/MINAS A TAJO ABIERTO UTILIZANDO EMULSIONES Y MEZCLAS

Densidad = aprox. 1.2 g/cm3

Burden = 30 x Diámetro de taladro

Ejem. 4 pulg → 10 pies de Burden

Espaciamiento = 42 x diámetro de taladro

Ejem. 4 pulg → 14 pies de espaciamiento

167

TIPOS DE MALLAS

O O O

O O O

O - s - O OBO O O

O O O

O O O

ALTERNA

CUADRADA RECTANGULAR

168

TACOS INTERMEDIOS

Taladro seco, usar 6 x diámetro de taladro

Taladro con agua, usar 12 x diámetro de taladro

Ejem. Seco 4 pulg → 2 pies de taco intermedio

Ejem. Húmedo, 4 pulg → 4 pies de taco intermedio

169

DISEÑO DEL TIEMPO DE RETARDO ENTRE TALADROS ES CRÍTICO

• Permite que la roca salga afuera.• Provee una nueva cara libre.• Determina la dirección del movimiento.• Reduce vibraciones del terreno.• Controla la salida según lo que uno diseña.• Controla la fragmentación.

170

DETERMINA LA DIRECCIÓN DEL MOVIMIENTO (1)

4 3 2 1

1 2 3 4

171

DETERMINA DIRECCIÓN DEL MOVIMIENTO (2)

172

CONTROLA LA CARGA PARA EVITAR VIBRACIONES (1)

1 TALADRO

2 TALADROS

1 1

1 2

X

2 X

X173

CONTROLA LA CARGA PARA EVITAR VIBRACIONES (2)

UN TALADRO

X

BURDEN GRANDE

> X

FUERA DE SECUENCIA2 1

?

174

EFECTO SOBRE LAS VIBRACIONES DE TERRENO

• Retardo optimo para una mínima vibración

Medir la ubicación especifica

Frecuencias antiresonantes

Puede no ser optimo para la fragmentación

175

EFECTO DE TALADRO A TALADRO SOBRE LA FRAGMENTACIÓN Y SALIDA

• Sin retardo.

Buena salida

Mala fragmentación

• Retardo de periodo corto (3-5) ms/m de burden.

Buena salida

Buena fragmentación

• Retardo de periodo largo.

Mala salida

Buena fragmentación

176

REGLAS GENERALES PARA RETARDOS MINIMOS

• Taladro a Taladro

3 ms por metro de burden

• Fila a Fila

10 ms por metro de burden

177

EJEMPLO (1)

Burden? 2.5 m

100 mm de taladro ANFO

Así, no hay problema para pequeños diámetros

Espaciamiento 3.5 m

Retardo de taladro 9 ms min.

Retardo de fila a fila 25 ms min.

178

EJEMPLO (2)

Burden? 7.5 m

300 mm taladro ANFO

Así, existe problemas potenciales para diámetros grandes

Espaciamiento 10.5 m

Retardo de taladro a taladro 24 ms min.

Retardo fila a fila 75 ms min.

179

180

FILAS RECTAS

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10

11 12 13 14 15

Cara Libre

RETARDO SECUENCIADO (1)

Salida V

O4 O2 O1 O2 O4

O6 O4 O3 O4 O6

O8 O6 O5 O6 O8

RETARDO SECUENCIADO (2)

181

Salida en Echelon

O1 O2 O3 O4 O5

O3 O4 O5 O6 O7

O5 O6 O7 O8 O9

RETARDO SECUENCIADO (3)

182

CARGUÍO MANUAL

TÉCNICAS DE CARGUÍO DE TALADROS

183

CARGUÍO MECANIZADO

TÉCNICAS DE CARGUÍO DE TALADROS

184

CARGUÍO MANUAL

PRODUCTOS– Productos encartuchados– En mangas– Bolsas

IMPLICA– Productos transportables– Productos manipulables– Trabajo intensivo– Proceso lento

185

CARGUÍO MECANIZADO

PRODUCTOS– Emulsión– ANFO– Mezclas

IMPLICA– Uso de camión con bombas– Puede ser posible con un solo

hombre– Rápido– Menos posibilidad de accidentes

186

PROCESO DE CARGUIO DE TALADROS

Chequear los taladros

Cebado

Carguío

Pequeños diámetros : ~ 50 mm

Medianos : 50-100 mm

Grandes diámetros: + 100 mm

Existen vacíos?

Atacado

187

CHEQUEO DE LOS TALADROS

Examinar la cara libre

Revisar el parte de perforación (carguío)

Chequear cada taladro antes de cargar

Medir el taladro para:

Profundidad

Alguna obstrucción

Desviación del taladro

Presencia de agua

Bombeo del agua

Uso de explosivos resistentes al agua

188

CEBADO Selección del sistema de iniciación. Seleccionar el cebo (primer) compatible con el explosivo usado. Seleccionar el tamaño adecuado del cebo.

Booster HDP de ¼ D a más Slurry o Emulsión que tenga diámetro cercano al diámetro del taladro Se recomienda no usar dinamita con densidad de 1.5

REGLAS DE CEBADOLas primeras deberían:

Ser armados/ensamblados en el momento de la carga

No deben ser golpeados

No hacer caer un cartucho de 4” sobre ellos en el taladro

189

INICIACIÓN INSUFICIENTE

Columna

de ANFO

Régimen de Velocidad Estable

Energía momentánea

Zona de baja velocidad

Velocidad de detonación (m/s)190

INICIACIÓN CORRECTA

Columna de ANFO

IniciadorEnergía momentánea

Régimen de Velocidad Estable

Zona de alta velocidad

Velocidad de detonación (m/s)191