clases perforacion y tronadura final

CURSO DE PERFORACION Y TRONADURA

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PROFESOR: DANIEL ARIAS VIGORENA [email protected]

http://www.google.cl/imgres?imgurl=http://images.quebarato.com.br/photos/big/7/3/364E73_1.jpg&imgrefurl=http://www.buscape.com.co/otras-herramientas-electricas--usados--orderby-parcel.html&h=1704&w=2272&sz=499&tbnid=5DjRbfeuUiGR2M:&tbnh=112&tbnw=150&prev=/images?q=perforacion+minera&hl=es&usg=__tMiLJXplBxIVJN3YdxDqsJ8rq28=&sa=X&ei=tChgTKOnKoP68AaxxcW5DQ&ved=0CDMQ9QEwBQ


I UNIDAD:PERFORACION

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OBJETIVOS• Transmitir conocimientos que

permitan a los alumnos manejarconceptos y criterios para el diseño yestimación de costos en laperforación de rocas, y el diseño dela tronadura, que permitan unacorrecta planificación y control de laoperación en una mina, bajoconsideración de aspectos deseguridad del personal que labora,como de la administración de laslabores de desarrollo de una mina.

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TOPICOS CURSO

• Inducción e Introducción a los métodos de perforaciónde rocas

• Campos de aplicación de los distintos métodos.

• Tipos de Perforación: Perforación rotopercutiva ;Perforación con martillo en el fondo (DTH); Perforacióncon martillo en cabeza; Perforación con triconos.

• Métodos de perforación; Túneles, Chimeneas y rampas.

• Planificación de la operación de perforación – Factorescríticos; Criterios de diseño.

• Estimación de costos de perforación – Costos capitalesy operacionales.

• Fuentes de energía del explosivo.

• Mecanismos de fragmentación de la roca - Uso de laenergía en la fragmentación de la roca; Análisis dedistintas teorías.

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TOPICOS CURSO

• Explosivos y dispositivos de retardo

• Características de desempeño; Explosivos comerciales; Iniciadores y dispositivos de retardo.

• Diseño de tronaduras:– Minería a cielo abierto; – Minería subterránea.

• Tronadura controlada en minería

• Normas de vibración y daño en tronaduras - Análisis del concepto campo lejano y cercano; Descripción de distintos criterios de daño en minería y obras civiles;

• Aplicación del análisis de vibraciones y criterio de daño.– Planificación de la operación de tronadura –

Factores críticos de planificación.– Estimación de costos de tronadura – Costos

capitales y operacionales.– Innovación y tecnología en la operación

(Perforación y Tronadura).

• Estudio de casos reales (Perforación y Tronadura).

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BIBLIOGRAFIA General:

• López Jimeno C.: Manual de Perforación y Voladura de Rocas - 1995.

• Sernageomin: Reglamento de Seguridad Minera.

Complementaria:

• C.K. Mc Kenzie: State of the Art on Blasting Techniques. 1995.

• CALVIN Konya: Surface Blast Design. 1990.

• TAMROCK: Surface Drilling and Blasting. 1988.

• TAMROCK: Handbook of Underground Drilling. 1988.

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¿Qué es la perforación y tronadura? En el ámbito Técnico:

• La transformación del recurso (roca/mineral) - (se Fragmenta)

En el ámbito Productivo:• La primera operación en el ciclo productivo

de una mina

Como Proceso la Perforación:• Cavidad donde serán alojadas las cargas

explosivas y accesorios de iniciación

Como Proceso la Tronadura• La liberación de energía mediante una

reacción química (explosivos) que permitefragmentar la roca y desplazarla

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¿Por qué se hace la Perforación y la Tronadura?

• Necesidad de hacer la primera separación del Mineral (desagregarlo)

• Necesidad de Cargarlo y Transportarlo en contenedores móviles en forma adecuada

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Teoría General de la Perforación

En general podemos considerar laperforación de rocas como una combinaciónde las siguientes acciones:

• Percusión: Impactos producidos por losgolpes del pistón originan ondas de choqueque se transmiten a la broca a través delvarillaje.

• Rotación: Con este movimiento se hacegirar la broca para que los impactos seproduzcan sobre la roca en distintasposiciones.

• Empuje: Para mantener en contacto labroca con la roca.

• Barrido: Fluido de barrido que permiteextraer el detrito del fondo de laperforación

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¿Por qué es importante la Perforación?

• La perforación es la primera operación en lapreparación de una voladura.

• Su propósito es abrir en la roca o mineralhuecos cilíndricos llamados taladros, queestán destinados a alojar o colocar explosivoy sus accesorios de iniciación en su interior.

• Esta perforación se realiza empleandobarrenos, que pueden ser accionados por lamano del hombre, cuando la perforación serealiza mediante pulso (comba y barreno),por una perforadora (martillo) que puedeser accionado por energía eléctrica(perforadoras Eléctricas) o por AireComprimido (Neumática) producido porequipos llamados Compresores.

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Componentes Principales de un Sistema de Perforación

• Perforadora, fuente de energía mecánica.

• Varillaje, medio de transmisión de dicha energía.

• Broca o bit, útil que ejerce sobre la roca laenergía.

• Barrido, efectúa la limpieza y evacuación deldetrito producido.

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Perforación Neumática La perforación Neumática se realizamediante el empleo de una perforadoraconvencional, usando como energía elaire comprimido, para realizar huecosde diámetro pequeño con los barrenosintegrales que poseen una punta debisel (cincel); que se encarga de triturarla roca al interior del taladro en cadagolpe que la perforadora da al barreno ymediante el giro automático hace que laroca sea rota en un circulo quecorresponde a su diámetro;produciéndose así un taladro.

La expulsión del material roto delinterior del taladro se hace mediante elbarrido que lo da el aire comprimido yagua, para dejar libre del taladro, paraesto sé sopletea durante la perforación.

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Perforación Eléctrica • La perforación Eléctrica se realizaempleando energía eléctrica, que ungenerador lo provee y para ello seemplea una perforadora con un barrenohelicoidal, que puede realizar taladrosde hasta 90 cm de longitud, siendo elproblema principal el sostenimiento dela perforadora para mantenerla fija enla posición de la perforación.

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Perforación Manual • La perforación Manual se realiza mediante el empleo de un barreno usado (barreno chupado), con la finalidad de facilitar su extracción y rotación.

• El barreno es sostenido por el ayudante, mientras que el otro golpea con una comba, luego se hace girar un cierto Angulo para proseguir con el proceso de perforación.

• Este proceso también lo realiza una sola persona, dentro de la minería artesanal.

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Tipos de Perforadoras Convencionales Neumáticas

a) Jack Leg.

• Perforadora con barra de avance que puedeser usada para realizar taladros horizontalese inclinados.

• Se usa mayormente para la construcción degalerías, subniveles y Rampas.

• Se utiliza una barra de avance para sostenerla perforadora y proporcionar comodidad demanipulación al perforista.

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b) Jack Hammer.

Perforadoras usadas para la construcción depiques, realizando la perforación vertical oinclinada hacia abajo; el avance se damediante el peso propio de la perforadora.

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c) Stoper

• Perforadora que se emplea para laconstrucción de chimeneas y tajeado enlabores de explotación (perforación verticalhacia arriba).

• Esta constituido por un equipo perforadoradosado a la barra de avance que hace unaunidad sólida y compacta.

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Perforadoras Mecanizadas

• Perforación mecanizada

Los equipos de perforación van montadossobre unas estructuras (orugas), donde eloperador controla en forma cómoda todoslos parámetros de perforación.

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Perforaciones Según el Tipo de Trabajo

• Perforación de banqueo: Perforacionesverticales o inclinadas utilizadaspreferentemente en proyectos a cieloabierto y minería subterránea (L.B.H).

• Perforación de avance de galerías ytúneles: Perforaciones preferentementehorizontales llevadas a cabo en formamanual o en forma mecanizada (jumbos).

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• Perforación de producción: Términoutilizado en las explotaciones mineras atrabajos de extracción de mineral (estéril).Los equipos y métodos varían según elsistema de explotación.

• Perforación de chimeneas: Laboresverticales muy utilizadas en mineríasubterránea y obras civiles. Se utilizanmétodos de perforación especiales, entrelos cuales destacan el método Raise Boringy la jaula trepadora Alimak.

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• Perforación con recubrimiento: Utilizado enmateriales poco consolidados, enperforación de pozos de captación de aguasy perforaciones submarinas.

• Sostenimiento de rocas: Utilizado para lacolocación de pernos de anclaje en laboressubterráneas principalmente.

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Perforaciones según el Método Mecánico de Acción

• Rotopercutivos: Muy utilizados en laboressubterráneas y trabajos menores en mineríaa cielo abierto (precorte), tanto si el martillose sitúa en cabeza como en el fondo delbarreno.

• Rotativos: Se subdividen en dos grupos,según la penetración se realice portrituración (triconos) o por corte (brocasespeciales). El primer sistema se aplica enrocas de dureza media a alta y el segundoen rocas blandas.

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• Perforadoras con martillo en fondo (D.T.H):Los martillos que poseen estos equiposfueron desarrollados por Stenuick en 1951, ydesde entonces se han venido utilizandotanto en minas a cielo abierto como enminas subterráneas asociadas al uso demétodos de explotación de tiros largos(L.B.H.) y V.C.R.

• Actualmente, en el caso de obras desuperficie, este método de perforación estáindicado para rocas duras y diámetrossuperiores a los 150 mm.

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• Equipo de sondaje tipo WagonDrill

• El Wagon-Drill hidráulico es una unidad deperforación montada sobre una estructuramóvil equipada de ruedas u orugas en gomapara su utilización sobre áreas de trabajohorizontales.

• El Wagon-Drill hidráulico está predispuestopara la utilización de martillo de fondo de 2"a 5" y está equipado de una caja de mandoshidráulicos, accionada por un motoreléctrico o de explosión. Sobre el carro,equipado de avance de cilindro hidráulico,está alojada la cabeza de rotación hidráulicaque desarrolla un par hasta los 2950 Nm(300 kgm.) a 20 revoluciones /min.

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Accesorios para la Perforación

• a. Barrenas integrales: es el conjuntode barras que unen la fuente de energíamecánica (pistón) con la roca medianteel bit.

• Las barras integrales están constituidaspor un culatín que está en contactodirecto con el pistón de la perforadora yuna barra que va unida a la broca o bit,que es el elemento que está en contactocon la roca. Este dispositivo es el queejerce el mecanismo de fractura yavance sobre el macizo rocoso

• Barreno (juego) 3 pies (patero), 5 pies(seguidor).

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• b. Saca barrenos.- construido de un barreno roto, que encaja perfectamente en el hexagonal del barreno, para hacer la función de una llave, a fin de mover el barreno plantado.

• c. Cucharilla.- Sirve para limpiar del taladro las partículas de roca o mineral, que se encuentran dentro.

• d. Atacador de madera o coligüe.- Sirve para cebar el taladro y aumentar la densidad del explosivo.

• e. Botella de aceite (para la lubricadora de la perforadora).

• f. Llave Stilson

• g. Tanque de agua o Botella de Perforación, sirve para realizar el barrido del taladro, así como el enfriamiento del barreno y evitar el polvo durante la perforación.

• h. Mangueras para agua y Aire (1/2” y 3/4”)

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i. Trépanos Tríconos de Perforación:• Rosca cónica para mejor fijación al portamechas.

• Tienen boquillas o jets para el fluido deperforación.

• Diferente forma y diseño del cono según laformación a perforar.

• Acero aleado; o con insertos de Carburo deTungsteno

• Perforación por percusión:Trépano con forma decincel sometido a movimientos ascendentes ydescendentes

• Perforación por rotación: Rotación del trépanopor medio de una columna de tubos

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Desarrollo de la Perforación en Minería

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RESUMEN

• Porqué se perfora?

Confinamiento al explosivo

Salida (botada) a la energía del explosivo

• Una vez que se perfora, se coloca el explosivo(s) y se hace la tronadura a través de una secuencia.

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II UNIDAD: EXPLOSIVOS

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¿Qué es un Explosivo?

• Es un compuesto químico que tiene lacapacidad de llegar a experimentar unaReacción química muy rápida sin laparticipación de reactantes externos. Lainiciación de esta reacción puede efectuarsepor:

Impacto o Fricción

Calor (chispa o llama)

Onda de choque (presión)

• Los productos de esta reacción sonpredominantemente “gases”, los quesúbitamente al expandirse por las “altastemperaturas”, ejercen una gran presión ensus alrededores y pueden efectuar un“trabajo”.

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Explosivos• Un explosivo es un material que puede

hacer explosión liberando grandescantidades de energía bajo la forma degases, calor, presión o radiación. Para lapreparación se utilizan sustancias especialesque se mezclan, como el abelite. Haymuchos tipos de explosivos según sucomposición química.

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Clasificación de los Explosivos

Se dividen básicamente en:

• Explosivos de alto orden (p. ej. TNT); y

• Explosivos de bajo orden (p. ej. pólvora).

•Los explosivos de alto orden tienen unavelocidad de combustión elevada, de varios km/s,alcanzando velocidades de detonación y por esoson aptos para la demolición.

Los explosivos de bajo orden queman a unavelocidad de varios cientos de metros porsegundo, llegando incluso a velocidades de unpar de km/s, lo que se llama deflagración (losexplosivos de bajo orden no detonan). Sonutilizados para la propulsión y para los fuegosartificiales.

Se llama DDT (por su sigla en inglés,Deflagration-Detonation Transition) a losexplosivos que tienen un velocidad de quemadointermedia entre los dos tipos de explosivos.

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Clasificación Según su Poder

Explosivos de alto orden

• trinitrotolueno o TNT

• RDX o Ciclonita (trinitrofenilmetilnitramina)

• PENT o Tetranitrato de pentaeritrita

• Nitrato de amonio

• ANFO

• Amonal

• Ácido pícrico o TNP (Trinitrofenol)

• Picrato amónico

• Tetranitrometano

• HMX (Ciclotetrametilentetranitramina)

• C-4

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Clasificación Según su Poder

Explosivos de bajo orden – Pólvora negra

– Nitrocelulosa

– Cloratita

• Pólvora : es una sustancia explosiva utilizadaprincipalmente como propulsor deproyectiles en las armas de fuego y comopropulsor y con fines acústicos en los juegospirotécnicos. Está compuesta dedeterminadas proporciones de carbón,azufre y nitrato de potasio (salitre) (75%nitrato potásico, 15% carbón y 10% deazufre)

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Clasificación Según su Poder • Nitrato de celulosa, nitrocelulosa o algodón

pólvora fue sintetizado por primera vez enel año 1845 por Schönbein. Es un sólidoparecido al algodón, o un líquido gelatinosoligeramente amarillo o incoloro con olor aéter. Se emplea en la elaboración deexplosivos, propulsores para cohetes,celuloide (base transparente para lasemulsiones de las películas fotográficas) ycomo materia prima en la elaboración depinturas, lacas, barnices, tintas, selladores yotros productos similares.Se sintetiza a base de algodón, nítrico ysulfúrico, los mismos utilizados en lanitroglicerina. De esta manera, formaprincipalmente nitrato de celulosa.

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Clasificación Según su Poder • Cloratita : es un explosivo compuesto por

clorato potásico, azufre y azucar encomposición 80/10/10 y que, al igual que elANFO, necesita como detonante algún tipode dinamita.

Es posible que la adición de aluminioprovocara un aumento de su eficienciacomo en otros explosivos.

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Clasificación General de Explosivos

EXPLOSIVOS

Mecánicos Químicos Nucleares

Altos Explosivos Agentes de Tronadura

Primarios Secundarios Permisibles No Permisibles

Iniciadores Basicos

- Dinamitas de seguridad - Pólvoras Repulsivas

Envasados A granel

- Dinamitas - Anfos Sanfos

- Gelatinas - Acuageles

- Pentolitas - Emulsiones

- Composicion B-C - Anfos Pesados

- Especiales

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Historia del desarrollo de los Explosivos

• 1242: El fraile ingles Roger Bacon publica unaformula de pólvora negra.

• 1627: primera prueba documentada de uso depólvora negra para tronadura de roca, se realizo enminas de Hungría (minas reales de Schemnitz).

• 1635: John Bate, acerca de la pólvora decía: “la salpétrea es el alma, el azufre la vida y el carbón elcuerpo de ella”.

• 1846: El químico italiano Ascanio Sobrero, inventola trinitroglicerina dando a conocer su potenciaexplosiva.

• 1857: Lammot du Pont reemplaza el nitrato depotasio, por nitrato de sodio Chileno.

• 1875: Alfred Nobel disuelve nitrocelulosa ennitroglicerina, formando una masa gelatinosa, quees la antecesor de las dinamitas gelatinas. 39

Historia del desarrollo de los Explosivos

• 1917: Apogeo de la pólvora negra, a causa de su granconsumo durante la primera guerra mundial.

• 1947: Se comienzan a fabricar los Anfos.

• 1950: Apogeo de las dinamitas en USA., comienza adeclinar su uso debido a la aparición del ANFO y losacuageles.

• 1970: A finales de la década de los 60 aparecen lasemulsiones explosivas y sus mezclas con Anfo,denominados Anfos Pesados.

• 1980: Comienza la introducción en el mercado de lasemulsiones gelatinosas.

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Tipos de Explosivosmás Usados

• DINAMITASLa dinamita es fabricada en cilindros de 4” o 8”de largo y 7/8” de f y son envueltos en un papelencerado amarillo. Vienen en cajas y sonalmacenadas adecuadamente en los Polvorinesde cada operación minera.

Las dinamitas son mezclas que contienennitroglicerina como sensibilizador y comoprincipal agente de producción de energía.Oxidantes como el Nitrato de Amonio y loscombustibles como el aserrín, harina de trigo oalmidón. También tienen otros productos quesirven para corregir la higroscopicidad de losnitratos.

Las dinamitas, a su vez, se dividen en dos grupos:las dinamitas granuladas, que utilizan lanitroglicerina como base explosiva, y lasdinamitas gelatinas, que son una mezcla deNitroglicerina y nitrocelulosa, lo que les permitetener una alta resistencia al agua.

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• AMÓN GELATINAS

Es una dinamita amoniacal, de altaeficiencia para romper rocas tenaces y degran dureza.

Sobresalen sus propiedades de altadensidad, alta velocidad de detonación y suexcelente resistencia al agua, lo que dacomo resultado un producto de alta energíapara producir un óptimo efecto rompedor encualquier tipo de terreno o faena, aexcepción de minas de carbón.

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• DINAMITAS

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• ANFO

El Nitrato de Amonio viene en granos, enbolsas de plástico para proteger de lahumedad y estas a su vez dentro de bolsasde yute. Las bolsas tienen un peso de 50 Kg.

El uso del Nitrato de Amonio mezclado condiesel data desde principios de 1960. Lamezcla se la realiza en una relación, en peso,de 94% de Nitrato de Amonio y 6 % de diesely se obtiene el ANFO.

Normalmente esta mezcla se la realiza en elpolvorín en condiciones adecuadas. Sinembargo, cuando no se tiene lainfraestructura adecuada se la puederealizar en el lugar de trabajo, como semuestra en la figura.

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• HIDROGELES, ACUAGELES O SLARRIES

Podemos definir los hidrogeles comocomposiciones explosivas formuladas entérminos de un sistema de oxidación –reducción.

Están constituidas por una parte oxidante(nitratos inorgánicos) y otra reductora, consuficiente cantidad de O2 como parareaccionar violentamente con el exceso de O2del agente oxidante. La parte reductora puedeestar constituida por cualquier materiacombustible. Pueden ser sustancias explosivasdeficitarias en O2 como la trilita, algunaspólvoras, o bien sustancias no explosivas comohidrocarburos y metales ligeros, como elaluminio y el magnesio.

Estas mezclas así formadas presentan unexcelente comportamiento en el agua, lo queconstituye una de las propiedades másnotables de estos productos.

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• Emulsiones

Es un alto explosivo tipo suspensión es unamezcla de nitratos de amonio, sensibilizadores,combustibles, aluminio y cantidades variablesde agua.

A las emulsiones, de cierta manera, también seles relaciona con esta familia de explosivos,pero, por definición, corresponden a unsistema que contiene al menos dos faseslíquidas inmiscibles entre sí, una de las cualesestá dispersa en la otra en forma de pequeñasgotas o celdillas.

El líquido que se encuentra en forma de gotasse reconoce como fase dispersa y el que lasrodea se denomina fase continua, y su tipo oconstitución define el comportamiento ycaracterísticas de la emulsión.

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• INICIADORES Y ROMPEDORES APD

Productos a base de Pentrita (PETN) y TNT, mezcla que sedenomina Pentolita.

Tipos :- INICIADORES CILÍNDRICOS- ROMPEDORES CÓNICOS

Usos principales : Iniciadores de explosivos enperforaciones de Gran Diámetro. Reducción de bolones enlabores abiertas y subterráneas.

Propiedades principales- Alta Velocidad de Detonación (sobre 7000 m/s)- Mayor resistencia al fuego, impacto y fricción- Efecto direccional, en el caso de los rompedores.

MINIBLASTER® • Los iniciadores MINIBLASTER® son una variedad especial

de APD® (Alto Poder de Detonación) especialmentediseñados para insertarles un detonador de tipo noeléctrico, para facilitar la operación de primado. Enalgunos casos su colocación puede ser hecha con la mismamanguera de carguío de Anfo o Emulsión

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Iniciación de una tronadura

• Funciones de accesorios de voladura:

– INICIACIÓN PROPIAMENTE TAL:Corresponde a la acción o efecto que iniciala detonación de la columna explosiva encada uno de los tiros.

– CONEXIÓN: Se refiere a la necesidad deconectar todos los tiros entre sí de modode transmitir o propagar la detonación acada uno de ellos.

– SECUENCIA: Corresponde al efecto deimprimir un orden de salida al conjunto decargas explosivas que conforman el diseñoo diagrama de disparo.

– ACTIVACIÓN O ENCENDIDO: Se refiere a lafuente de energía inicial que activa elproceso de detonación de todo el conjuntode cargas explosivas involucradas en latronadura.

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Accesorios

• Guía corriente: combustión a 0,75 cm/seg;activación o encendido a fuego

• Guía conectora: combustión a 1,5 a 10 cm/seg;activación o encendido a fuego, conexión ysecuencia; conecta guías corrientes

• Guía detonante: detonación a 6000-7000 m/seg;conexión e iniciación

• Detonadores corrientes: cápsula con explosivoprimario y secundario para iniciación, activados porguía corriente

• Detonadores eléctricos: iniciación, conexión ysecvuencia– Instantáneos: igual a det. Corrientes pero se activan

con carga eléctrica– De retardo largo o corto

• Detonadores no eléctricos: más recientes; iniciacióny secuencia, se conectan con guía detonante

• Microconectores: para intercalar retardo enmilisegundos; secuencia

• Amplificadores: activados por cualquier detonador opor guía detonante; iniciación

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Guía Detonante

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P.E.T.N. (pentrita)

Alma de algodón

Cordones de algodón

Cordón de Yute

Cubierta de plástico

Su función es llevar la onda de choque de un explosivo a otro

Primacord:50 grain/pie10 gr/m

E-cord:25 grain/pie5 gr/m

DENASAVeloc.: 6000-7000 m/seg.

Microretardo

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Retardador

Tiempo

Primacord

Se fabrican en: MS 5 Azul MS 25 Rojo MS 9 Verde MS 35 RosadoMS 17 amarillo MS 45 Naranja

Fulminante Fulminante Eléctrico – Serie o Paralelo

Sensible 1,75 ΩInsensible 0,25 ΩAltamente Insensible 0,05 Ω

Voltaje Necesario para iniciar

Circuito en Serie

Vf = K (rf + R)*Im

• Vf : Voltaje de fuente

• K: Coeficiente de seguridad (1,8 – 2,0)/n

• n: Numero de fulminantes

• R: Resistencia del fulminante (resistencia permanente + chicote)

• R: Resistencia de las lineas R=e/S*L

• Im: Intensidad mínima (amp)

• Rf: Resistencia total del fulminante

Rf = = r1 + r2 + r3 + …… + rn = n*r

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Empalme de tramos largos en reversa para compensardiferencia de longitudes de línea


Circuito en Paralelo

Vf = K (rf + R)*Im

• Vf : Voltaje de fuente

• K: Coeficiente de seguridad (1,8 – 2,0)/n

n: Numero de fulminantes

• R: Resistencia del fulminante (resistencia permanente + chicote)

• R: Resistencia de las lineas R=e/S*L

• Im: Intensidad mínima (amp)

• Rf: Resistencia total del fulminante

1/Rf = 1/r1 + 1/r2 + …… + 1/rn => Rf = r/n

Vf = K (r/n + R)* Im

Im = ∑I

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Precauciones• No se deben mezclar voltajes sensibles con

insensibles

• Se pueden usar Nº series siempre que sean del mismo fabricante

• El elemento mas peligroso es el fulminante dentro de los explosivos

Explosores• Van a ser detonar los circuitos fulminantes

• Explosores Dinamo Eléctrico

• Explosores de condensador

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Polvorines

Almacenamiento

• • Requisitos que deben cumplir los polvorines:– contar con avisos y letreros de seguridad– deben estar provistos con extintores– operados por personal capacitado– resguardados las 24 horas– debe contruirse un cerco perimetral alrededor del mismo

• Guarda siempre los explosivos (dinamita,emulsiones,ANFO y cordón) en un polvorín y los accesorios devoladura (detonadores, guías y retardos) en otro.

• Antes de recoger detonadores siempre descarga lacorriente estática que puedas tener, tocando la barrade cobre con línea a tierra.

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Aspectos de seguridad a considerar

Transporte entre polvorines

• Nunca transporte explosivos junto confulminantes y otros accesorios de voladuraen el mismo vehículo.

Transporte hasta los frentes de trabajo

• Siempre lleve los explosivos en formaseparada de los accesorios con una distanciaentre ellos, que puede ser de 20 m.

• Al llegar al lugar de trabajo, poner las bolsasen un lugar seguro, separadas de 3 a 5 m ylejos de equipos de perforación.

• Déjarlas protegidas contra la caída depiedra, de barretas o barrenos deperforación.

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III UNIDAD: TRONADURA

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Objetivo de la Tronadura

• “La Tronadura tiene como propósitofundamental maximizar la energía liberadapor el explosivo para fragmentar lo mejorposible una parte del macizo rocoso,mientras que por el lado contrario, el deseoes a su vez minimizar la energía del mismohacia la otra parte del macizo rocoso(remanente) para así producir el menordaño posible”.

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Para entender mejor el proceso

• Explosivos: Combustible + oxidante

• Energía: Gases y onda de choque (vibraciones) que generan trabajo

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Objetivos de la Tronadura

• Fragmentacion:Tamaño y distribución

• Daño: Minimizar la alteración del entorno

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Fracturamiento de la Roca

• Iniciación de explosivos

• Propiedades Físicas del explosivo ∂ D, Pd (∂>v >E fragmentación)

• Característica rompedora del explosivo mejor trabajo de fracturamiento

Zona de pulverización provocada por onda de choque

Roca triturada

Zona fracturamiento intenso

Zona sísmica

Fracturas Radiales

• La velocidad impartida a la roca (masa) será:

U = CV

C = Comprensión debido a la onda de choque

V = Velocidad de propagación del choque

(> velocidad del sonido)61

dx

Fracturamiento de la Roca• Generar condiciones primarias para causar

la fragmentación de la roca.

• Hasta aquí tenemos fracturamiento, nocolapso reflexión de la onda de choque.

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Efecto de gases

ςR Tracción

ςCI

ςT

Condiciones Básicas• Onda de choque (compresión,

fracturamiento), produce el despegue de laroca.

• Hasta aquí tenemos fracturamiento, nocolapso reflexión de la onda de choque.

• Los gases tienden a aumentar las fisurasprevias naturales o formadas y a impulsar lamasa rocosa detrás de la onda de choque.

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Condiciones Básicas• La mayor cantidad de fractura posible

roca homogénea no hay reflexión

explosivo > onda de choque.

• Mayor explosivo que entregan > cantidad degases, conviene en rocas que tenganfractura.

• Para saber el tipo de explosivo a usar, sedebe tener en cuenta:– Geometría del disparo

– Condiciones geomecánicas de la roca

– Características físicas del explosivo

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ASPECTOS COMPARATIVOS DE TRONADURA

Carga Esférica

• Gases se dispersan en forma radial y la ondade compresión provocaría destrozo de laroca.

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B

Mín

ima.

Can

tid

ad a

rem

ove

r

ASPECTOS COMPARATIVOS DE TRONADURA

Carga Cilíndrica

• El fracturamiento llega a la cara libre enforma mas fácil; los gases van a impulsar lamasa rocosa (de 5 a 10 veces > velocidad decarga esférica).

• Tenemos 2 caras libres y menosempotramiento de la roca.

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B

TEORIA: COMO SE FRACTURA LA ROCA 1. Un impulso provoca el fracturamiento

(modelo antiguo)

La fuerza de empuje de los gases inducefatigas de cizalle máximas en planos oelementos de superficie orientados en unángulo de 45° con respecto a la dirección dela fuerza.

F = K*S*B*Scz (ton-p)

K: Constante empírica

S :Perímetro de la cámara de explosión

Scz :Resistencia al cizalle (ton/m2)

B : Burden

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F

TEORIA: COMO SE FRACTURA LA ROCA

2. Teoría de la Onda de Choque – Kumao Hino• La detonación de la carga explosiva genera una

onda de compresión que se transfiere a la roca como un impacto de gran violencia. Tal impacto tritura la roca circundante vecina a la carga y luego se propaga por el sólido hasta alcanzar una eventual superficie libre, donde se refleja como onda de tracción. Como la resistencia a la tracción (ST) de la roca es mucho menor que su resistencia a la compresión (Sc), se produce una fractura cuando la resultante de la onda reflejada supera la resistencia a la tracción de la roca.

• Dicho de otra forma, al colocar una carga explosivaexiste una onda de choque que al llegar a la caralibre, se refleja como tracción provocando eldestroce.

Pr = Pd*(Q/r)n

Q : Diámetro de la cargar : Distancia al frente de ondan : exponente empírico, depende de la roca (2 - 2,2)Pd: Presión de detonación

68


2. Teoría de la Onda de Choque – Kumao Hino

• Onda Reflejada:

ςR = ρ2c2 - ρ1c1* ςT

ρ1c1 - ρ2c2

ρ1, ρ2 : Densidades

C1, C2 : Velocidades de propagación

• Onda Refractada o Transmitida:

ςr = 2ρ2c2

ρ1c1 - ρ2c2

ρ2 = 0 ςR= - ςI ςT = 069

Medio de la Roca

ςR

ρ1 ρ2


70

A mayor coeficiente, mayor es la fragmentación.




• Fracturas radiales

La detonación de una carga esférica genera unpulso de fatiga (compresión) que se propagaen la roca circundante en todas direcciones,según un frente de onda esférico.

En las cercanías de la carga los esfuerzosinducidos en el sólido son una fuerte fatiga decompresión en sentido radial conjuntamentecon una moderada fatiga, también decompresión, en sentido lateral o tangencial,cuya relación -según la teoría de la elasticidad- está dada por la siguiente expresión:

71

ςt = µ ςr1 - µ

Donde: ςt : Fatiga tangencial

ςr : Fatiga radial

µ : Módulo de Poisson



• Esta relación se modifica gradualmente debidoa la propagación radial divergente del pulso defatiga, que produce una expansiónvolumétrica del casquete esférico afectado porel paso de la onda.

• La fatiga radial decae en virtud de la ley deatenuación y la fatiga tangencial cambia designo y se convierte en una fatiga de tracciónprogresivamente creciente. Al paso de la onda,el punto A se desplaza a la posición A',asimismo el punto B lo hace a la posición B’;vale decir, el arco AB se estira y la roca terminafracturándose radialmente por tracción.

72


Conclusiones

• Existe consenso en que el impacto de la onda dechoque genera diversos tipos de fracturas, entre loscuales se reconocen los siguientes: trituración en lasvecindades de la carga, fracturas entrecruzadas decizalle, fracturas radiales de tracción en el entorno másalejado, y fracturas de tracción por reflexión de la ondade fatiga en una eventual cara libre cercana a la carga.

• Asimismo, se reconoce también la acción de los gases aalta presión almacenados en la cámara de explosión.

• Estos gases penetran en las fracturas radiales creadaspreviamente y las expanden, y su fuerza de empujetermina así removiendo todo el volumen de rocacomprometido entre la carga explosiva y la cara libre.

• Finalmente, la mayor o menor presencia de losfenómenos descritos, depende en definitiva de laspropiedades de la roca, en lo esencial de su rigidez(Módulo de Poisson) y de las características de susestructuras pre-existentes.

73

CRITERIOS BASICODE DISEÑO

Consideraciones Preliminares

Cualquier metodología de diseño requiere previamente disponer de un conjunto de antecedentes, cuyo análisis -en una secuencia lógica-conduzca a la solución técnica y económicamente más adecuada.

Propiedades de la roca• Características físico-mecánicas: densidad;

resistencias a la compresión, tracción y cizalle;módulos elásticos (Módulo de Young y MóduloPoisson); velocidad de propagación de las ondasde fatiga.

• Características geotécnicas: estratificación,sistemas de fracturas pre-existentes, frecuencia yorientación de las fracturas, condición de lasfracturas.

Restricciones operacionales• Granulometría esperada• Control de daño por vibraciones• Presencia de agua• Usos y costumbres de la faena

74

CRITERIOS BASICODE DISEÑO

Criterios Básicos de Diseño

Características del explosivo• Características rompedoras: densidad de cargío (Δ),

velocidad de detonación (D), presión de detonación(P2).

• Características energéticas: calor liberado por lareacción química (Q), volumen de gases (V), presión delos gases (Pb).

• Características prácticas: sensibilidad, fuerza o potenciarelativa, resistencia al agua.

Parámetros geométricos de la tronadura• Diámetro de perforación (Ø)• Longitud de los tiros (L)• Longitud de la carga explosiva (l)• Distancia de la carga a la cara libre (Burden)• Espaciamiento entre los tiros (E)• Secuencia de salida y retardos entre cargas• Ubicación del artefacto iniciador• Acoplamiento entre el explosivo y la roca: relación

entre el Ø de la columna explosiva y el Ø deperforación.

75

TRONADURA EN BANCOObjetivos: Se requiere lograr :

• Granulometría optima• La marina adecuada para el equipo de carguío. No debe

ir un bolón mas allá del 80% del ancho de parrilla.

Variables Operacionales• Diámetro de perforación.

– Perforación percusiva: 76 -230 mm (drifter o DTH)mayor a Peso especifico

– Perforación rotativa: 432 mm (> remocion devolumen de roca)

– Diámetro pequeño > metros barrenados/m3remover menor tamaño de fragmentación <concentración de explosivo.

– Diámetro grande < metros barrenados/m3remover mayor tamaño de fragmentación >cantidad explosivo vibraciones del terreno.

Φ (mm) H (m) Altura del banco30-40 0-5

51 3-1064 > 476 > 6

100 y > 100 10 - 20

76

TRONADURA EN BANCOVariables Operacionales

• Altura de Banco en f (Eq. Peroración)– Que no sea > 15 m. riesgo de seguridad (

estabilidad) y nos puede dañar equipos

– Se recomienda drifter para bancos <= 15 m.

– H>= 15 m. DTH (tratar de eliminardesviación del tiro)

• Inclinación del Barreno– Vertical 3:1; 2:1; 1:1

– Tiro vertical es mas fácil de perforar <aprovechamiento de explosivo

77

Pata (parte inferior del banco)

Borde superior

H : 10-15 m

> 80 m.

3

1

TRONADURA EN BANCO

78

TacoZona Mala de fracturación

Energía útil

VERTICAL

Zona Mala de fracturación

Energía útil > aprovecham. energía

INCLINADO 3:1

INCLINADO 1:1

Energía útil 90% aprovechamiento energía

Zona Mala de fracturación


• Esquemas de Retardo en (MS)– 15 MS roca empieza a desplazarse

– Retardo 5,9, 17, 25, 35, 45 MS.

– Retardo 50 MS Burden de 3 m.

• Esquemas de perforación f (B), B= f(φ),

φ= f(Eq. Perforación)– B, E y retardos manda

– Esquemas cuadrados ponemos retardos porfilas

– Esquemas Rectangulares podemos quemarcon retardos en cualquier dirección

79

B

E


• Bolones: Sobretamaño esperado– Se denomina Tronadura Secundaria o

cachorreo.

– Martillo hidráulico (perforadora de altoimpacto)

– Perforación y tronadura en forma manual. 2maneras de hacerlo.

• Esquemas de perforación f (B), B= f(φ),

φ= f(Eq. Perforación)– B, E y retardos manda

– Esquemas cuadrados ponemos retardos porfilas

– Esquemas Rectangulares podemos quemarcon retardos en cualquier dirección

- Fulminante ordinario + guía a fuego

- Fulminante eléctrico

80

b APD

semigelatina

H

Parche

Barro para confinar el explosivo


• Consumo de Explosivo: Factor de Carga oCarga Especifica (gr/m3, gr/Ton remov.)– Condicionado por el tipo de roca, φ

perforación, y el tipo de fragmentacióndeseada.

– Roca dura= 0,30 kg/m3

– Roca blanda= 0,150 kg/m3

– Mina grande: 0,100 – 0,200 kg/m3

– Mina chica: 0,300 kg/m3

81

DISEÑO DE TRONADURADepende de:

• Explosivo:– Densidad de (carguío) Energía (Pd, D).

– Propiedades termodinámicas (T2, Q2)

• Rocas:– Propiedades físicas (SC, ST, dureza, RQD,

sistemas diaclasas, geología estructural (fallas,rellenos de fallas).

• Propiedades de Carguío– Confinamiento de explosivo

– Tipo de iniciación

– Punto de iniciación.

Si tenemos ANFO deberíamos poner Tronexgelatina como iniciación y se esta va sobre roca quetenga fallas estructurales, la energía se nos va poresa dirección.

82

DISEÑO DE TRONADURADepende de:

• Geometría del Disparo:– Burden

– Espaciamiento

– Tipo de retardos

83

CALCULO DE DIAGRAMA DE DISPARO EN TRONADURAEN BANCOS

a) Teoría de Ash (Estándares de Ash):

• Razón Burden (KB): Razón entre el burden y elφ de perforación:

KB = 12 * B` B = KB*φperf”

φperf ” 12

KB= 20-40; Se usa generalmente KB= 30

Valores Estándar: ∂explos = 1,2 gr/cc

Vdeton = 12.000 pie/seg

∂roca = 2,7 gr/cc

– Factor de corrección por roca

_______

FR = 3√∂r1/∂r2

– ∂r1 = Densidad Roca estándar

– ∂r2 = Densidad Roca a tronar

84



– Factor de corrección por explosivo:

______________

FE = 3√∂e2 Ve22/∂e1Ve1

2

∂e1 = Densidad Explosivo estándar

Ve1 = Veloc. Detonación Explosivo estandar

∂e2 = Densidad explosivo a usar

Ve2 = Veloc. Detonación explosivo a usar

Burden Corregido:

BC = 30* FR*FE*Dperf” (m)

12

85



• Razón de Espaciamiento (KS): Razón entre elespaciamiento y el burden corregido:

KS = S S = KS*BC

BC

KS= 2 ; para cargas detonadas simultáneamente

KS= 1 a 1,2 ; para cargas detonadas con retardo en lamisma fila

• Razón de Profundidad del Tiro (KH):

KH = H H = KH*BC

BC

KH= 1,5 a 4 ; Se usa generalmente KH= 2,6

86



• Razón de Pasadura (KJ):

KJ = J J = KJ*BC

BC

KJ= 0,3

• Razón del Taco:

KT = T T = KT*BC

BC

KT = 0,7

87


b) Teoría de Cráter de Livingstone: Saber enque momento tenemos un mayor volumenremovido con carga a distintasprofundidades.

___

BC = E 3√ Q (pie)

BC: Burden a profundidad crítica (aquella dondeaparecen las primeras fracturas en superficie)

E : Factor de energía para la deformación de la roca(0,7 a 1,8).

Q : Peso de la carga (Kg, Lbs)

Bo: Burden del volumen máximo removido

∆o: Relación entre el volumen y la profundidad crítica(0,45 a 0,95)

88


___

∆O = BO BO = ∆O E 3 √ Q

Bc

V(m3) V/Q (m3/Kg)

• Prueba para determinar el tipo de explosivo ausar en determinada roca, para hacercomparación de distintos tipos de explosivos

89

B1 B2

BC

BO BC

B

10 ∆O


c) Teoría de Langefors (Variables quedeterminan una carga):

Carga (Q) = f (B, H, h, φ, ∂, D, P2, Ki)

Geometría explosivo roca

Q = f2 (B, H, h, φ)

Q = f3 (B,H, h)

Q = f4 (B, H/B, h/B) = f(B) (H/B, h/B) cte.

Q = f (B) = K0 + K1B + K2B2 + K3B3

Si B0 ^ Q = 0 K0 =0

90



Carga por metro Q/B = K1 + K2B + K3B2

Si B = 0 ^ K1 = 0

Q = K2B2 + K3B3 + K4B4 + …

KB : Explosivo; 1 < B < 10 m.

K2 : energía del explosivo (consumida en lasuperficie de clivaje de la roca)

K3 : Energía consumida en fragmentar la roca

K4 : Energía consumida en mover o proyectarla masa rocosa

91



Si B = H

Kc = f(H/B, H/B)

Si H >> B

Qf = Q2B2 + Q3B3 + Q4B4 +

Qs = b2B2 + b3B3 + b4B4 +

bi = 0,4Qi

92

Empotramiento

HB

Qfondo

H

BQs

Taco



Qc Qo .

0,3B 0,3Bqf

B 0,6Bqf

1,3B 0,9Bqf

0,9Bqf = Q2B2 + Q3B3

qf (carga lineal de fondo) = 1,1 (Q2B + Q3B2 )

(Kg/m)

Qf = Carga Fondo Total = 1,3 Bqf (Kg)

93

0,3B B

0,6qfB

0,3qfB

h Q cilíndrica

Q carga concentrada

o esférica



qs = b2B + b3B2 (Kg/m)

Qs = (H - 2B) qf (Kg/m)

Qs = qf/2,5

QT = Qf + QS (Kg/tiro)

N > 4 tiros

QT = 1,3 Bqf + (H – 2B) qf (Kg/m)

Qf = 0,8 E/B qf (1)

Qs = 0,8 qS (1)

94

0,3B

H

B

Qs = H – 2B

To = B



H, φ Perf., Explosivo

qf = 1,1 (Q2B + Q3B2 ) (Kg/m)

q2 = 0,07 (Kg/m3)

q3 = 0,35 (Kg/m3)

qf = 1,1 Q3B2 = π φ2/4 * ∆0 (densidad de carga)

B2 = π φ2 ∆0

1,1*4*Q3

______

B = φ / π ∆0

2 √ 1,1*Q3

95



Q3 = Kg/m3 Q3 = 0,35-0,45-0,5

∆0= Kg/m3

φ = m

G = 1,3 B

T = B Taco = B

J = 0,3 B Pasadura = 0,3 B

Bc = B – 0,1 - 0,03 H

Corrección por emboquillado corrección por desviación

96


d) Teoría de Gustafson:

• Burden Maximo Teorico= 45 φ Perf.

• Pasadura = 0,40 x Bmax

• Prof. Perf.= H+Pasadura + 5 cm/m

LT = H + U + 0,05 m.

U = Pasadura

• Factor de Corrección:

F = 0,05 + 0,03 LT

• Burden Real

BR = BMT + F

• Espaciamiento Practico

EP = 1,25 BR

97



• Concentración Carga de Fondo

qf = φ2 (Kg/m) φ en mm.

1000

• Altura Carga de Fondo:

hf = 1,3 Bmax

• Peso Carga de Fondo:

Qf = hf x qf

• Concentración Carga de Columna:

qC = 0,4 – 0,5qf

• Altura de Carga de Columna:

hC = LT – (hf + T)

98



• Taco:

T = BR o Bmax

• Carga Total:

QT = Qf + QC (Kg)

• Peso Especifica o Factor de Carga:

q = Nº hoyo/fila x QT (Kg/m3)

Bmax Ancho x HE

99



• E = B

• E < B Material grueso

Menor lanzamiento “fly rocie”

Rompimiento hacia atrás “bocie break”

• E > B Material mas fino

Gran proyección

Mínimo rompimiento posterior

• Secuencia del disparo

Fragmentación mas o menos cónica

• Corrida

Quemadas tiro a tiro

100

retardo

Fragmentos menores



• Quemando en forma instantánea

• Se producen fragmentos mayores y la superficie queda en promedio pareja, dependiendo de la distancia.

• Los fulminantes nos entregan condición de fragmentación y corte

101

MS

EJEMPLO DE BANCO TEORIA DE CRATER

Φ = 3 3/8 “

B = 2,5 m.

E = 3,0 m.

Carga de fondo > Carga de Columna para que pueda romper el empotramiento

Salida de disparo tipo malla triangular

102

APD

H=5 m.ANFO

Taco = 0,7

H=6 m.

APD (iniciador)

Guía 25 grain/pie PTN

EJEMPLO DE TIROS LARGOS - LBH

Distribución para Tiros Largos

Ponemos fulminantes nonel (retardos dentro del tiro.

103

APD

ANFO

1 APD 1502 Hidrex 3”x16”



100 MS75 MS50 MS

Diagrama de Encendido con Cordón Detonante

104

ESQUEMAS DE INICIACION DE UN MISMO BANCO EN SUPERFICIE, MEDIANTE ALTERNATIVAS DEL SISTEMA NO ELECTRICOA. Disparo con conectores Nonel UB-O para salidas en filas paralelas.

105

Nota: Conector UB-O con 1/3 de fuerza de un detonador N° 8 sólo puede iniciar manguerasNonel (hasta 8 cada uno) no al explosivo directamente. No tienen retardo, los retardos la danlos detonadores Nonel en el fondo de los taladros. Los taladros de cada fila salen a la vez.

ESQUEMAS DE INICIACION DE UN MISMO BANCO EN SUPERFICIE, MEDIANTE ALTERNATIVAS DEL SISTEMA NO ELECTRICO

B. Disparo con sistema Nonel GT/ms y cordón detonante. Salida por filas.

106

Nota: Conector multiclip, empalma dos mangueras Nonel con el cordón detonante, losretardos los dan los detona-dores en el fondo de los taladros. Los taladros de cada fila salena la vez.

EFECTOS DE LA SALIDA SECUENCIAL POR RETARDOS EN BANCOS DE SUPERFICIE

107

1. Salidas sin retardo

Resultado: Voladura deficiente

0 ms 0 ms 0 ms 0 ms

Esquema de salida en bancos se superficie, en corte transversal

EFECTOS DE LA SALIDA SECUENCIAL POR RETARDOS EN BANCOS DE SUPERFICIE

108

2. Salidas con retardo

Resultado: Fragmentación y apilonado adecuados

Esquema de salida en bancos se superficie, en corte transversal

ESQUEMAS CLASICOS DE ARREGLO DE RETARDOS PARA VOLADURA SECUENCIAL EN BANCOS

109

1. Por filas: Salidas por tajadas horizontales. La cadencia está dad por el orden de encendido de taladros, de acuerdo a los tiempos de retardo entre ellos.

Generalmente se emplea distribucióncuadrada para disparos instantáneoso cuando se usa un solo retardo porhilera.

Frente


110

2. En “V”: Salidas en cuña. La cadencia está dada por el orden de encendido de taladros, de acuerdo a los tiempos de retardo entre ellos.

Se emplean hileras múltiples en “V” paralograr una distribución más apretada,incrementar la fragmentación y colocar lacarga de escombros al centro.

Frente


111

3. Echelón: Salidas por tajadas en diagonal. La cadencia está dad por el orden deencendido de taladros, de acuerdo a los tiempos de retardo entre ellos.

Frente

Se emplea distribución triangular o detresbolillo cuando se emplea más de unretardo por hilera.

MINERIA SUBTERRANEA:Minería y Tunelería

112

Minería Tuneleria

Para los mineros las metas deproducción productiva sonmedidas en Toneladas o m3.

Hacer el frente de avance deltúnel tan rápido como sea posible.

Extraer las toneladas a un costomás bajo como sea posible.

Consideraciones detalladas derequerimientos en el diseño.

Minimizar la dilución del mineral. Tiempo y costos estánfuertemente relacionados.

Asegurar una alta utilización de losequipos.

La utilización de los equipos esuna prioridad secundaria.

Cumplir con las regulaciones deseguridad y medio ambiente.

Cumplir con las regulaciones deseguridad y medio ambiente.

Tunelería y Minería

120

Se debe distinguir las zonas en un túnelpara perforar y cargar los tiros:

Zona 0: Rainura o cueleZona 1: ZapaterasZona 2: Cajas o contornoZona 3: Coronas o contornoZona 4: AuxiliaresZona 5: Auxiliares

2 24 4

1 1

3 3

5 5

0

Tunelería y Minería

121

Perforar los tiros de acuerdo aun diseño de disparo (RAINURA)

GRADIENTE

Tuneleria y Mineria

122

Rainura (cuele): Conjunto de tiros cargados yhuecos (maricón), que permiten en suprofundidad, crear la cara libre necesaria paraque el resto de los tiros puedan ir saliendo(secuencia de disparo)

2 24 4

1 1

3 3

5 5

0

Cuando la rainura se hace bien, el resto depende de la secuencia de salida, el taqueado del explosivo y las conexiones, es decir, tiene la mitad de la tronadura bien hecha!

Rainura

123

Tiros huecos: Maricon (pueden ser 1 o más).

Se diseñan tiros con carga de acuerdo acuadrantes (IMM 2500).

La rainura se puede perforar ya sea con tiros“paralelos” o en “V” (depende de cómo sequiera quede la botada o marina.. (términosmineros)

Rainura o Cuele

¿Que se debe hacer para construir un Túnel?

• Realizar tiros de igual diámetro donde todosson cargados

• Realizar tiros de igual diámetro con unaconvergencia a un punto común inclinados

• Realizar un tiro de gran diámetro alrededordel cual se perforan tiros de menordiámetro y que son cargados.

Tipos de Rainuras o Cueles:

• Cuele en “V”• Cuele Piramidal• Cuele en Abanico• Cuele en Paralelo

124

Rainuras

• Cuele en Cuña o en “V” (Wedge Cut)Comprende a cuatro, seis o más taladros convergentespor pares en varios planos o niveles (no hacia un solopunto) de modo que la cavidad abierta tenga la formade una cuña o “trozo de pastel”. Es de ejecución másfácil aunque de corto avance especialmente en túnelesestrechos, por la dificultad de perforación.

125

Frente Corte Longitudinal Salida del arranque

Rainuras

126

Frente Corte Longitudinal Salida del arranque

• Cuele en cuña o en “V” (wedge Cut)La disposición de la cuña puede ser en sentido verticalhorizontal. El ángulo adecuado para la orientación de lostaladros es de 60 a 70°.

Es más efectivo en rocas suaves a intermedias, mientrasque el de la pirámide se aplica en rocas duras o tenaces.

Rainuras

• Cuele Piramidal (Center Cut)Comprende a cuatro o más taladros dirigidos en forma de unhaz convergente hacia un punto común imaginariamenteubicado en el centro y fondo de la labor a excavar, de modoque su disparo instantáneo creará una cavidad piramidal.

Este método requiere de una alta concentración de carga enel fondo de los taladros (ápex de la pirámide). Se le prefierepara piques y chimeneas. Según la dimensión del frentepuede tener una o dos pirámides superpuestas. Con estecorte se pueden lograr avances de 80% del ancho de lagalería; su inconveniente es la gran proyección deescombros a considerable distancia del frente.

127

Rainuras

• Cuele en Abanico (Fun Cut)Es similar al de arrastre pero con el corte a partir deuno de los lados del túnel, disponiéndose los taladrosen forma de un abanico (divergentes en el fondo).También se le denomina “corte de destroce” porque sebasa en la rotura de toda la cara libre o frente deataque del túnel.

Poco utilizado, requiere cierta anchura para conseguiravance aceptable.

128

Rainuras

• Cuele en Paralelo

Como su nombre lo indica, se efectúan con taladros

paralelos entre sí. Se han generalizado por el empleocada vez mayor de máquinas perforadoras tipo Jumbo,que cuentan con brazos articulados en forma depantógrafo para facilitar el alineamiento y dar precisiónen la ubicación de los mismos en el frente de voladura.

Los taladros correspondientes al núcleo y a la periferiadel túnel también son paralelos en razón de que esvirtualmente imposible perforar en diagonal con estasmáquinas.

Todos tienen la misma longitud llegando al pretendidofondo de la labor. El principio se orienta a la aperturade un hueco central cilíndrico, que actúa como unacara libre interior de la misma longitud que el avanceproyectado para el disparo.

129

Rainuras

130

Rainura en Tiros Paralelos

131

Rainura en Tiros Paralelos

132

Importante: Esto es una propuesta inicial. Ud debe ir viendo como se comporta su tronadura, en las condiciones de “cerro” (geomecánicas, agua, turnos, etc).

Una vez diseñada la rainura, se procede a determinar el resto del disparo

Cuele en Abanico

Limitantes:

• Angulo de 60º mínimo

• Angulo de 30º en roca blanda

• Angulo de 60º en roca dura

• Angulo de 40º-50º en roca intermedia

• Ancho de la labor

E= f (Eq.Perf. Maq., Barra)

Serie 12 = 0,8; 1,6; 2,4

E = 0,8

X= d – 2E sen α/2

A0 real = 0,9 A0

A0 real = (0,6 – 0,8) A0

Long. Perf = 0,8 a

Max. Av. = 0,8 Lp

133d

X

Y

α

A0

Rainuras

• Tamaño de Superficie para Rainuras

• Rainura en V : Para secciones de 2x2.5; 3x3, o mayores

• Rainura Piramidal: Para 1.5x1.5; 2.5x2.5

• Rainura en Abanico: >7 m2

134

Cueles Paralelos

• Ventajas

– Mayores avances en secciones pequeñas

– Es un diagrama simple.

– Se pueden obtener mayor avance.

– En la medida que el diámetro de tiro vacioes mayor , mejor son los avancesesperados.

• Desventajas Cueles Paralelos

– No permiten ser perforados con un equipoliviano.

– Su paralelismo debe ser lo mas ideal.

– Se pueden obtener mayor avance.

– En la medida que el diámetro de tiro vacioes mayor , mejor son los avancesesperados.

135

• Cueles Paralelos

Cuele Quemado: Cuele cilindrico o paralelocon tiro central “maricon”.

• Cueles Quemados

– Cuele Gronlund

– Cuele Triangular

– Cuele Michigan

– Cuele Cut Hole

• Cuele Paralelo con Tiro Central

– Cuele en 4 secciones φ = 110 mm.

– Cuele Coromant φ = 2x57 mm.

– Cuele Taby φ = 110 mm.

– Cuele doble espiral φ = 152 mm.

136

Geometría del Disparo • Costo mínimo (unitario)

• Granulometría deseada

• Mayor numero de tiros o menor mallamayor costo (mas perforación especifica,mas explosivo)

• Dureza de la roca también influye en elfactor costo

137

Método Monsantopara Apertura de Tuneles

E = 2 Rc x φ____

Rc = K √Pd/St

100____

E = K √Pd/St x φtiro

50

K : 0,7 – 1,0 (usar 0,8)

Pd : Presión de Detonación (Kg/cm2)

St : Resistencia a la tracción (Kg/cm2)

Rc : Radio critico

E : Espaciamiento (m)

φ : Diámetro tiro

Razon E/B = 1,1 -1,3 (usar 1,2)

Taco : 1/3 longitud tiro

Long. Carga : 2/3 longitud tiro

Factor confinamiento : -5 cms (explosivo encartuchado

138

E

RCRC

Teoría de LangeforsB: Burden

d : Diámetro de la perforación (mm)

S : Potencia relativa en peso del explosivo a usar

P : Grado de retacado (Kg/dm3)

C : Factor corregido de la roca (0,45-0,70 Kg/m3)

f : Factor de fijación (1,2 para tiros de contorno y tiros con desplazamiento hacia abajo; 1,45 para tiros con desplazamiento horizontal y tiros de piso)

E/B : Razón Espaciamiento Burden = 1 tiros piso y 1,25 otros tiros.

ANFO:

Q0 : caloría del explosivo patrón 3.700 Kjoule/Kg

V0 : Volumen del explosivo patrón 0,982 m3/Kg

139

Teoría de Langefors

140

α

α

B

B

φ

L

Teoría de Gustafson

• Calculo de Cuele:

1 tiro central B1= 0,7φ

2 tiros centrales B2=0,7 (2φ)

qc = 0,25 qt Kg/m

qf= φ2/1000 Kg/m

• Tiros Contra Cueles

Bi = 0,7 B

qf = d2/1000

qC = d2/1000 *qf32

qf32 = Carga de columna para tiros de 32 mm.

Bi 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 m.

Qf32 0,25 0,3 0,3 0,35 0,5 Kg/m

141


• Barrenos de Destrozo Horizontal o Hacia Abajo

142


• Barrenos de Destrozo Horizontal o Hacia Arriba

143


• Barrenos de Techo

144


• Barrenos de Cajas: Idem al anterior, excepto:

145

146

• DYNAMEX B

Densidad = 1,4 gr/cc

Veloc. Detonación =5500 m2/seg

Calor Explosivo = 1100 K Cal/Kg

Veloc. Gases = 756 Lt/Kg

d = φ teorico

di = φ barreno

S = Potencia relativa en peso

Sg = Densidad explosivo a usar

f = Factor de retocado

(0,9 para explosivo encartuchado; y 1,0 para explosivo granel)

FACTORES A CONSIDERAR

• Factores de la Roca Dureza Tenacidad Fragilidad Plasticidad Presencia de grietas o planos de cizalle

• Factores de Perforacióno Tipo de Equipo a usaro Experiencia del personalo Malla de perforacióno Tipo de ataque (sección completa o piloto)

• Factores de Carguío de Tiro Tipo de explosivo (Pd, Vdet, δ) Método de iniciación (MS-HS, nonel, guía) Longitud de carga explosiva Grado confinamiento (%)=φcarga/φtiro *100 Carga especifica: q = Kgtotal/m3

removido

147

http://www.google.cl/imgres?imgurl=http://www.windows2universe.org/earth/geology/images/reversefault_USGS_NPS.gif&imgrefurl=http://www.windows2universe.org/earth/geology/fault.html&lang=sp&h=157&w=290&sz=12&tbnid=gSJWz8NhCMMdTM:&tbnh=62&tbnw=115&prev=/images?q=falla+geologica&zoom=1&q=falla+geologica&hl=es&usg=__WjrMmE1QAFsfJ_G7XWQDcEmDA0g=&sa=X&ei=cLbxTIarJMK78gas99yVDA&ved=0CDgQ9QEwBQ

http://www.google.cl/imgres?imgurl=http://www.sut.cl/inicio/images/stories/noticias/minero1.jpg&imgrefurl=http://www.inetgiant.com.ar/trend/Miner/234&h=430&w=600&sz=50&tbnid=CkBH2tyiW-HL2M:&tbnh=97&tbnw=135&prev=/images?q=minero&zoom=1&q=minero&hl=es&usg=__suU2i3bOMiM7w_1MKHcvMG7Octs=&sa=X&ei=577xTLqFGYH68Abm7vXhDA&ved=0CFcQ9QEwCQ

Secuencias de Disparo

Periodo Eficiencia Nº Bolones >12” Distancia Lanzam.

5 MS 88% 15 75 pies

25 MS 97% 26 65 pies

100 MS 96% 27 50 pies

150 MS 97% 26 40 pies

1 SEG 96% 26 30 pies

148

% Eficiencia = Profundidad quebradaProfundidad del Barreno

Otras ConsideracionesSituación Desviaciones

Sin experticia 10 cm/m

Drifter 2-5 cm/m

Jack Leg 5-8 cm/m

149

Auxiliares Rainuras 0,8 B

Rainuras 0,8 B

Descargas o auxiliares 0,9 B

Zapateras 0,75 B

Coronas 0,9 B

Lo anterior, implica corregir los tiros de la siguiente forma:

Carga de Tiros• Carguío Tiros

o Rainuras: ¾ del tiro c/carga

¼ taco

o Auxiliares: ⅔ carga

⅓ taco

o Zapateras deben tener mas carga para evitar cayos después de la tronada.

• Carga Especifica• Rainuras: 7 Kg/m3

• Auxiliares: 1,3 a 1,5 Kg/m3

• Q=14/5 + 0,8 (Kg/m3)

150

Consideraciones

151

Distribución de Taladros

152

Distribución Salida

153

Esquema Geométrico de Arranque

Esquema Geométrico de Arranque

154

Chimeneas

155

Corte paralelo

De un solo compartimiento

Piques

156Roca dura - corte quemado Pique para bombeo (Sumidero)

Secciones en Galerías: Galería con Corte Angular

157

Secciones en Galerías: Galería con Corte Espiral

158

Sector con Milisegundos

Sector con Medios segundos

Secciones en Galerías: Galería con Corte Paralelo

159

Sector con Milisegundos

Sector en Medios segundos

Tronadura Controlada y AmortiguadaPrecorte y Recorte

160

Precorte RecorteDisparo de la periferia antes que el núcleo Disparo del núcleo del túnel antes que la periferia

Ciclo Minero para la Construcción de un Túnel

161

TBM

163

Túneles con TBM

164

clases perforacion y tronadura final

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