DISEO Y APLICACIN DE VOLADURAS EN EL TAJO La distribucin del explosivo dentro del macizo rocoso en la voladura es uno de los parmetros que afectan el grado de fragmentacin, ya que la distribucin de la energa desarrollada por el explosivo depende de la distribucin geomtrica del explosivo en el interior del macizo rocoso.

Existen varias metodologas que permiten realizar un acercamiento a los requerimientos energticos para fragmentar un macizo rocoso determinado. Entre los ms conocidos estn la metodologa de Lilly, W. Hustrulid, y Bond. Las dos primeras estn basadas en los parmetros geo mecnicos de la roca y la ltima es una correlacin efectuada a travs del Work Index del material.

VOLADURAEs la actividad ms importante en la actividad minera y movimiento de materiales, permite cumplir con los objetivos de produccin planeada, como ya es conocimiento el cual permite explotar el mineral a un bajo costo de produccin.El objetivo de voladura es pues sin lugar a dudas producir mineral de una granulometra adecuada para alimentar a la planta procesadora para tal efecto se disea una malla, con un punto de inicio en el centro para de esta manera amontonar el mineral y hacer ms eficiente el carguo del mismo.

DISEO Y OPTIMIZACIN DE VOLADURAPara optimizar la voladura se hace uso de programas de simulacin de voladura como el JKSimblast, BLASTRONIC, BMX y mMX. Para distribuir adecuadamente los retardos de profundidad y de superficie, para obtener una buena fragmentacin del material.

De acuerdo a los criterios de la mecnica de ruptura parea la voladura es un proceso tridimensional en el cual las presiones generados por los explosivos confinados dentro de los taladros perforados en la roca originan en la zona de concentracin de energa que produce dos efectos dinmicos Fragmentacin Y Desplazamiento, el primero se refiere el tamao de fragmentos producidos, a su distribucin y porcentaje de tamaos. El segundo se refiere al movimiento de rocas trituradas.Para la voladura primero para su inicializacin utilizaremos BOOSTERS con lneas descendentes no elctricos (noneles) con tiempos en milisegundos para el amarre troncal utilizamos cordn detonante.De acuerdo al estudio de la mecnica de rocas y geotecnia. La voladura es un proceso tridimensional, en el cual la velocidad presin de detonacin generada por explosivos confinados dentro del taladro originando una alta concentracin de energa que produce efectos dinmicos.

PARMETROS DE VOLADURA EN EL CONTORNO: Propiedades de las rocas y de los macizos rocosos Propiedades del explosivo Tipos de explosivo Precisin en la perforacin Geometra de la voladura y secuencia de iniciacin.

ALTURA DE BANCO: Para la determinacin de altura de banco se considera varios factores tales como: Tipo de alteracin del material Estabilidad de taludes Tipo de mineralizacin Equipos de carguo a utilizar Equipos de trasporte de mineral. Teniendo estos factores se opta por trabajar con bancos de 10m de altura. Por aspectos tcnicos se perfora un promedio de 11.3 metros de profundidad para la distribucin de la columna de carga.

DIAMETRO DE TALADRO:7 7/8 (200mm).

BURDEN (B)El diseo de voladuras debe abarcar los conceptos fundamentales de un diseo de voladuras ideal, los cuales son modificados cuando es necesario para compensar las condiciones geolgicas especficas del lugar. Para poder evaluar un plan de voladura, ste debe de tomarse por partes y cada variable o dimensin debe ser evaluada.Es sabido que el Burden es la variable ms crtica dentro del diseo de una voladura, por tal razn varios investigadores han encontrado variadas metodologas para poder calcularlo. Como Ash, Ash modificado, Walter y KonyaEn la mayora de los casos, el burden utilizado en un trabajo, sern razonables si estn dentro de +/- 10% del valor obtenido.

B=0.012*2 . DexDro+1.5De*

DONDE: Dex:Densidad de explosivo (g/cc)Dro: Densidad de la roca (g/cc)De:Dimetro del taladro(mm)

ANDERSON:Considera que el burden es una funcin del Dimetro y longitud del taladro, describindola as:B = (*L)^0.5Dnde:B :burden. : dimetro del taladro, en pulgadas. L : longitud del taladro, en pies.

La relacin longitud de taladro burden o altura de banco influye sobre el grado de fragmentacin.

ASH MODIFICADO:

Considera una constante kb que depende de la clase de roca y tipo de explosivo empleado

Dnde:Kb2: relacin de burden buscadaKb1: relacin promedio (kb1=20)p1: densidad promedio del explosivo (=1.30g/cc)p2: densidad del explosivo a emplearseVoD1: velocidad de detonacin del explosivo promedio(3600m/s) VoD2: Velocidad De detonacin Del Explosivo A Emplearsepr1: Densidad De La Roca Promedio (2.7g/Cc)pr2: Densidad De La Roca A Disparar)Dnde: B : burden. : dimetro de taladro. Kb.

CLASE DE EXPLOSIVODENSIDADCLASE DE ROCA

g / ccBLANDAMEDIADURA

BAJA DENSIDAD Y POTENCIA0,8 A 0.9302520

DENSIDAD Y POTENCIA MEDIAS1,0 A 1,2353025

ALTA DENSIDAD Y POTENCIA1,2 A 1,6403530

LANGEFORS:Considera adems la potencia relativa del explosivo, el grado de compactacin, una constante de la roca y su grado de fractura miento, mediante la siguiente frmula.

Dnde: B : burden, en metros. P : grado de compactacin que puede estar entre 1,0 y 1,6 kg/dm3. S : potencia relativa del explosivo (por ejemplo de 1,3 para una Gelatina Especial). C : constante para la roca, generalmente entre 0,45 y 1,0. F : grado de fractura. Para taladro vertical el valor es de 1,0. E : espaciamiento entre taladros. E/B : radio de espaciamiento a burden. Db : dimetro de broca.

KONYA:Basadas en las teoras del Dr. Ash. Determina el burden con base en la relacin entre el dimetro de la carga explosiva y la densidad, tanto del explosivo como de la roca, segn la siguiente frmula:

Dnde:B:Burden, en piesO:dimetro del explosivo, en pulgadasde:densidad del explosivodr:densidad de la roca.

ESPACIAMIENTO (S):El espaciamiento de los taladros de una voladura est relacionado al Burden. Creo necesario utilizar mallas trabadas con el objeto de proporcionar el rompimiento ms efectivo de la roca para un factor de carga fijo. Evidencias tericas y prcticas sugieren que la relacin ptima S/B para mallas trabadas est en el rango de 1.1.

E = BE =1.4*BE =(B*L)^0.5

ESPACIAMIENTO: BURDEN

DISTANCIA DEL TACO:La distancia del taco se refiere a la porcin superior del Taladro, que normalmente se rellena con material inerte para confinar los gases de la explosin.

T = 0.7 B

Debe recordarse que la distancia del taco es proporcional al burden y, por lo tanto, al dimetro de la carga, a la densidad del explosivo y a la densidad de la roca, ya que todos estos son necesarios para determinar el burden.El doblar; triplicar o cuadruplicar la distancia del taco, no asegura que los taladros funcionen correctamente, por lo tanto, la distancia del taco promedio discutida arriba solamente es vlido si la voladura est funcionando adecuadamente.S las distancias de los tacos son excesivas, se obtendr una fracturacin muy pobre en la parte superior del banco y la cantidad de rompimiento trasero se incrementar.Cuando una voladura funciona apropiadamente, la zona del taco se levantar suavemente y caer en la pila de roca despus de que el bordo se ha movido hacia fuera

Sr = Dh 20Sr : Tamao de la partcula (mm)Dh : Dimetro del Barreno (mm)El tamao del material de taco es importante, El detritus de perforacin muy fino no se mantendr dentro del taladro. El material muy grueso tiene la tendencia a dejar huecos de aire cuando se vaca en el taladro, y puede ser expulsado cmo pelotas de golf.El tamao ptimo del material de taco ser aquel que tenga en promedio un dimetro aproximado al 5% del dimetro del taladro. Dicho material debe tener aristas agudas para que funcione adecuadamente.

LONGITUD DE TACO: Longitud ptima depende de la dureza de la roca, la potencia del explosivo, el dimetro del taladro, y la eficiencia del taco.

DENCIDAD DE CARGA

SOBRE PERFORACIN:La Sobre perforacin es la longitud del taladro por debajo del nivel del piso que se necesita para romper la roca a la altura del banco y lograr una fragmentacin y desplazamiento que permita al equipo de carguo alcanzar la cota deseada.

Interviene la estructura del macizo rocoso : Factor de Carga Resistencia de la roca.

Se incrementa de acuerdo al dimetro de perforacin.No debe exceder ~8 x 6 " (1.3 m); 9" (1.8 m); 10" (2.2 m).

AMARRE DE LAS MALLAS

El clculo de los parmetros de nuestra malla de perforacin

TIPOS DE VOLADURA:PRE CORTEAnterior a la voladura de produccin pequeo dimetro cargas de explosivo desacopladas no hay cara libre el objetivo del pre corte es generar un plano de fractura artificial.

Generar presin suficiente para provocar falla en traccin (el corte) no generar tanta presin como para provocar molienda de la roca alrededor de la carga (idealmente la presin debiera ser menor que la resistencia dinmica en compresin) tendr taladros suficientemente cercanos entre si para formar un corte (plano) continuo.

RECORTE

Voladura de una sola fila con cargas desacopladas espaciamiento mayor que en pre corte existe cara libre.Voladuras amortiguadas:

Esquema geomtrico de ltima fila ms reducido que en convencionales cargas menores y desacopladas.Consiste en modificar la ltima fila de la voladura de produccin reduciendo el burden, espaciamiento y concentracin de carga explosiva, para amortiguar la accin de la onda de compresin proveniente de los taladros de produccin en la pared del banco.

TIPO DE EXPLOSIVO:Voladuras de produccinRCESPEXPLO

< 70MPa0.5 mANFO

70- 100MPa0.5 mHA 30-70

100 150MPa0.5 mHA 40 - 60

>150MPa150MPa>0.5 mHA 45- 55

Voladuras de contornoRCESPEXPLO

< 70MPa0.5 mANFO/aire

70- 100MPa0.5 mHA 30-70/Aire

100 150MPa0.5 mHA 40 -60/Aire

>150MPa150MPa>0.5 mHA 45- 55/aire

Que Equivale A 196.14 Mpas.EXPLOSIVOS A EMPLEARSE:

Se emplean los explosivos como el ANFO y el Heavy ANFO (ANFO- pesado) como HA = 60 casi en toda la voladura con sus respectivos accesorios.

ANFO.Este agente de voladura es una mezcla explosiva de alta calidad compuesto por (nitrato de amonio + petrleo diesel) posee un adecuado balance de oxigeno es decir que posee un balance de 94% AN con un 6% de D2 con esto se evita de generacin de gases txicos y por ende se aprovecha de una manera eficiente la energa mecnica generada por la carga explosiva.3NH4NO3 + CH2 3N2 + 7H2O + CO2

HEAVY ANFO (ANFO PESADO)Estos agentes consisten en una mezcla homognea del ANFO con una emulsin matriz (agente oxidante al mezclarse la emulsin matriz con el ANFO, en diferentes proporciones le confiere a este una mayor resistencia al agua y una mayor potencia las mezclas usualmente de emulsiones /ANFO utilizando son mezclados en el camin de fbrica.

SUMINISTRO

A granel en camiones cisterna especiales. Tambin se suministra en manga plstica, de dimetro 65 mm o ms.

Mezcla de ANFO Y EMULSIONES en porcentajes variados ejemplos (40/60) Variado de rango de costo segn el porcentaje. Varios grados de resistencia al agua. A medida que se utiliza ms ANFO la VoD y la PoD disminuyen Mezclado en planta o camin permite su carguo mecanizado.

INFLUENCIA DE LOS FACTORES DE CAMPO EN EL PERFOMANCE DEL HEAVY ANFOMezcladoConfinamientoDimetro del taladroIniciado.

PROCESO DE GARGUIO DE TALADROS Chequear los taladros Cebado Carguo Existen vacos? Atacado.

Para el encebado se utiliza lneas descendientes no elctricos y faneles duales con tiempos de retardo en milisegundos de 50 y 42 esto es as ves conectado a un booster de 450 gr.

El material que se emplea para el carguo de taladros es Heavy Anfo de acuerdo a la dureza de la roca y la presencia de aguas subterrneas.El carguo de los taladros se realiza con el camin de fbrica que tiene una capacidad de almacenamiento de nitrato de amonio de y un tanque de 150 gal

El amarre se realiza normalmente utilizando una lnea troncal con cordn detonante de 5gr siguiendo el diseo que se realiz previamente. Se chispea utilizando la mecha lenta de 8 pies y un fulminante N8

AGENTES DE VOLADURA:

BOOSTER O CEBOS PRIMERS:Este accesorio de voladura trabaja como iniciador de la columna explosiva tiene alta potencias presin y velocidad de detonacin presenta alta resistencia al agua. Y fabricado en base a PENTOLITA.

CARACTERISTICAS TECNICAS

ESPECIFICACIONES TECNICAS BOOSTER 1 LB

DENCIDAD (g/cc)1.60

Velocidad de detonacin (m/s)7000

presin de detonacin Kbar202

Energa Kcal/K2652

resistencia al aguaExcelente

CORDON DETONANTE:Este accesorio de voladura est compuesto por el ncleo de un explosivo conocido como pentritaSe utiliza el cordn detonante 5G este cordn detnate es utilizado para trasmitir la onda detonante desde una carga explosiva a otra su velocidad aproximada es de 7000 m/s debido a su alta potencia es capaz de iniciar explosivos sensibles al fulminante comn N 08.

CARACTERISTICAS TECNICAS

MECHA DE SEGURIDADEste accesorio conocido tambin como mecha lenta el cual consiste en un cordn flexible compuesto por un ncleo de plvora negra cubiertas por cintas de papel y una serie capaz de capas de hilos de algodn asfalto y un recubrimiento exterior plstico cuenta con una capa adicional de resina que lo otorga una mayor resistencia al desgaste por abrasin.CARACTERISTICAS TECNICAS

RETARDOS DE SUPERFICIE:Se utiliza bsicamente para darle una secuencia de salida a la malla diseada ese trabajan con retardos de 0 a 42 milisegundos en superficie existen las siguientes series:

TIEMPOCOLOR

0PLOMO

17AMARILLO

25ROJO

35NEGRO

42CELESTE

50AZUL

65BLANCO

100MAGENTA

150ANARANJADO

200MARRON

300VERDE

EVALUACIN DE LA VOLADURA PRINCIPALDentro de la evaluacin de la voladura citemos los siguientes resultados: Grado de fragmentacin y esponjamiento de la pila del volumen disparado la mina FIM cuenta con un software en voladura el QDE. Que premite realizar simulaciones antes de la voladura se utiliza el wip frag en que ayuda a determinar una granulometra adecuada, el tamao promedio aceptable es menores de 50cm causan averias al equipo de carguo trasporte, molienda donde mayores a 50cm causan averias al equipo de carguo y chancadora primaria. Una escasa sobre perforacin o mala ubicacin de los boosters presenta toes los niveles de piso en los bancos son controlados desde la caseta de control. Una mala voladura dificulta los niveles de piso. Vibraciones generalmente ocurre cuando es colocada mayor cantidad de explosivos dentro de los taladros o por un inapropiado diseo de la voladura son reguistradas en el control de vibraciones con equipos de vibracin. Con los equipos de vibracin los gefonos de superficie procesador de eventos y son almacenados en la memoria del equipo para luego ser recuperados en el software White sismograpt.

EVALUACIN DE DISPARO DESPLAZAMIENTO DE LA ROCAEl desplazamiento del material toma ms tiempo que la rotura y fragmentacin. Est en funcin directa con la energa de los gases en explosin, aunque los gases se hayan expandido a determinada extensin.En teora, el desplazamiento de la roca triturada correspondiente al centro de gravedad es:

Dnde:a : porcentaje del incremento en volumen. : ngulo en donde el material disparndose ha posado.Desplazamiento de la roca volada por un disparo, es definido por el movimiento de su centro de gravedad.

En la prctica, todo lo que se requiere del explosivo es que desplace a la roca unos metros, para ello la velocidad inicial debe ser de unos metros por segundo, y por consiguiente esta fase demora aproximadamente un segundo del tiempo total de la voladura.

El movimiento puede sin embargo, en efecto, de-morar ms tiempo, pero eso es por efecto de la gravedad y no del explosivo (a no ser que el disparo sea intencionalmente sobrecargado para incrementar la proyeccin del material arrancado, cosa que se aplica por ejemplo en la voladura de desbroce (cast blasting) aplicada para desplazar en algunos open pits, proyectando el material triturado ms all del pie del banco.VIBRACIONES DE VOLADURA Y EXPLOSIONES DEL AIRESi la onda de presin que lleva la energa de explosin lejos del lugar de la explosin viaja a travs de la atmosfera, se le denomina explosin del aire, y si viaja a travs de poco a lo largo de la superficie de la tierra se denomina vibracin de voladura.Las vibraciones severas y explosiones de aire pueden causar daos estructurales de las edificaciones cercanas o afectar a la estabilidad de los taludes en el tajo. Para determinar la distancia en que debe estar la estructura ms cercana o usa la siguiente ecuacin.DD Distancia real en piesDsDistancia escalarW Peso del explosivo en Lb

Para minimizar las vibraciones de la voladura se debe utilizar retardos para separar los explosivos usados en un nmero individual de detonaciones. Si el intervalo entre los periodos es de por los menos 8 milisegundos, la detonacin individual se puede tratar como una voladura separado y su efectivo vibratorio no es acumulativo. Para controlar explosin area se debe disear la voladura para un lmite de vibraciones menores a 2.00 pulg/s de la velocidad pico partcula, esto no genera sobre presione de aire que sean factores significantes causantes de danos a estructuras cercanas.

PROYECCION DE ROCA.Se presentan en ms serio problema de seguridad en razn a que en impulso de lanzamiento aumenta con mayor dimetro de taladro empleado, el riesgo serio si se trabaj con dimetros grandes y explosivos que generan alto volumen de gas.Swedish Detonic determino experimentalmente una frmula para calcular la longitud de proyeccin.Lmax 26DONDE:Lmax proyeccin mxima en metros.D dimetro del taladro en pulgadas

COSTOS DE VOLADURA:Los costos de la voladura se detallan en los siguientes cuadros. El anlisis de costos en una voladura de produccin los vemos en los cuadros siguientes:Precios unitarios de explosivos y accesorios de voladura.PRECIOS UNITARIO DE EXPLOSIVOS Y ACCESORIOS DE VOLADURA

Accesorios de voladuraUNIDADCOSTO (US$)

BOOSTER 1LBPIEZA3.2

CORDON DETONANTE 5gr REFORZADOm0.17

CORDON DETONANTE 5gr NO REFORZADOm0.17

MECHA LENTAm1.2

FULMINANTE N6Pieza3.28

FULMINANTE N7Pieza3.28

FULMINANTE N8Pieza3.28

RETARDO 17 MSPieza1.7

RETARDO 25 MSPieza1.7

RETARDO 42 MSPieza1.7

RETARDO 100 MSPieza1.7

PETROLEO DIESELgal3.67

NITRATO DE AMONIOkg0.91

HEAVY ANFO HA 55kg0.35

HEAVY ANFO HA 64kg0.37

Anlisis de costos en la voladura de produccinANALISIS DE COSTOS DE VOLADURA BROCA = 7 7/8"

TIPO DE ROCAPROFUNDIDADSOBRE PERFORACIONALTURA DE BANCOBURDENESPACIAMIENTODENCIDAD DE LA ROCA TONELAJE A ROMPERTOELAJE POR TALADROLONGITUD DE CARGADENCIDAD LINEAL DE LOS AGENTES DE VOLADURA EN REALCION A DIAMETRO DE PERFORACION TACOCARGA TOTALCOSTOS DE EXPLOSIVOCOSTO DE EXPLOSIVOS POR TALADRO

mmmmmTM/m3TM/talTM/talmKg/mmkgUS$/kgUS$

MINERAL11.31.32106.66.62.61282.561132.65.3839.635.942130.485.352

ESTERIL11.31.32106.66.62.61282.561132.65.3839.635.942130.485.352

ANALISIS DE COSTOS EN LA VOLADURA DE PRODUCCION:DATOS:Tipo De Roca = Granito Y GranodioritaDensidad de la roca= 2.5 gr/ccLongitud de carga (Lc) = 5.38mDensidad lineal de carga (DL) = 39.63kg/mCosto de explosivo (heavy ANFO) = 0.4US$/Kg

SOLUCION:1. VOLUMEN A ROMPER (v)V= Espaciamiento * Burden * altura de bancoV = E * B * HV = 6.6 * 6.6 *10V = 435.5m3/tal

2. TONTLAJE ROTO POR TALADRO (Tf)Tf = volumen a romper * Dencidad de rocaTf = V * DrTf = 435.5 m3/tal x 2.6 TM/m3Tf = 1132.3 TM/tal

3. CARGA TOTAL POR TALADRO (CT)CT = Longitud de carga * Densidad lineal de cargaCT = Lc * DL CT = 5.38m * 39.6252 kg/mCT = 213.183kg

4. COSTO DE EXPLOSIVO POR TALADROCET = Carga total por taladro * Costo de explosivo por taladroCET = CT * CECET = 213.183 kg * 0.4 (US$/Kg)CET = 85.27 US$

ANALISIS DE COSTOS POR DISPARO DATOS: Costo de explosivo por taladro (CET) = 85.27 US$/U Costo de iniciadores (CI)= 4.5 US$/U Costo de la lnea descendente (CLD)=3.28 US$/U Costo de retardos (CR)=1.7US$/U Costo de mina (CM)=30.50US$ Costo de perforacin = 171.2US$/tal N de taladros NT=89 Tal Volumen a romper (VR)=435.5 m3/Tal Toneladas por taladro (Tt)=1132.3TM/Tal

SOLUCIONDATOS:1. COSTO TOTAL POR TALADRO (CTT)CCT = costo de explosivo por taladro + costo de iniciadores + costo de la lnea Descendente + costo de la mina + costo de perforacin CCT = 85.27 + 4.5 + 3.28 + 30.50 + 171.2CCT = 294.75 US$/tal

2. COSTO TOTAL POR DISPARO (CTD)CTD = Costo total por taladro * N de taladrosCTD = CTT * NTCTD = 294.75 * 89CTD = 26232.75 US$/disp

3. VOLUMEN TOTAL A ROMPER (VTR)VTR = Volumen a romper * N taladrosVTR = 435.5 *89VTR =38324.00 m3

4. TONELAJES TOTALES (TT)TT = Toneladas por taladros * N de taladosTT = 1132.3TM/Tal * 89 TalTT = 100774.7 TM

5. COSTO TOTAL POR METROS CUBICO (CTm3)CTm3 = costo total por disparo / volumen total a romperCTm3 = 26232.75 US$/disp/38324.00 m3CTm3 = 0.6844 US$/m3

6. COSTO TOTAL POR TONELADA (CTt)CTt = Costo total por disparo/ toneladas totalesCTt = 26232.75 US$/dis / 100774.7 TMCTt = 0.26 US$/TMPERSONAL PARA LAS OPERACIONES:El recurso humano es el factor ms importante para las operaciones de voladura ya son los que disean las mallas de perforacin, Monitorean los niveles de agua de los taladros, Supervisar el carguo de explosivos a los taladros por disparar Evaluacin Seguimiento a la ejecucin del carguo de los taladros post Voladura para lo cual el personal requerido son: