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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO
FACULTAD DE INGENIERA DE MINAS
TRABAJO ASIGNADO POR LA MODALIDAD DE SUFICIENCIA PROFESIONAL
FUNDAMENTO Y APLICACIONES DE LA VOLADURACONTROLADA EN MINERA SUPERFICIAL Y MINERA
SUBTERRNEA
PRESENTADO POR:
Bach. HUGO OSALDO SOSA CANO
PARA OPTAR EL TTULO DE:
INGENIERO DE MINAS
PUNO ! PER"
#$$#
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO
FACULTAD DE INGENIERA DE MINAS
TRABAJO ASIGNADO POR LA MODALIDAD DESUFICIENCIA PROFESIONAL
FUNDAMENTO Y APLICACI%N DE LA VOLADURA CONTROLADAEN MINERA SUPERFICIAL Y SUBTERRNEA
PRESENTADO POR: Bach. HUGO OSALDO SOSA CANO
A la Direccin de Coordinacin de Investigacin de la Facultad de Ingeniera de Minas de la
Universidad Nacional del Altiplano, como requisito para optar el ttulo de:
INGENIERO DE MINAS
APROBADO POR:
P!"ID!N#! D! $UAD% : &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&Ing' Celso ,%(I)!A )I(CAP%MA
PIM! MI!M*% : &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
Ing' +enr, #APIA )A(!NCIA
"!-UND% MI!M*% : &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&Ing' Fernando, .UI"P! M!DINA
#!C! MI!M*% : &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&Ing' $orge, DUAND *%D!N
DI!C#% : &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&Ing' Al/redo, CAMAC #%!"
A"!"% : &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&Ing' %scar, ((AN.U! MA.U!A
PUNO ! PER" #$$#
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E ICATORIA
Con todo a/ecto a mi querida esposa 0a mis
queridos 0i1os, que me 0an 2rindado su apoo
moralmente para concluir con esta meta'
As como tam2i3n a mis padres que me apoaron
para concluir con este o21etivo tan an0elado'
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AGRA ECIMIENTO
Agrade4co ami Alma Mater laUNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO, a la
FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS& a los docentes que 0an participado en mi
/ormacin pro/esional'
Agrade4co al Ing' -erardo !nrique4 ivera por su cola2oracin en el presente in/orme'
Agradecer a los amigos, colegas que me apoaron para el desarrollo del tra2a1o de in/orme,
su/iciencia pro/esional poderlo concluir'
-racias'''''''''''
'
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INTRO UCCIN
!l suscrito es uno de los participantes de II curso de actuali4acin pro/esional de la /acultad de
Ingeniara de Minas en cumplimiento del mandato del reglamento de grados ttulos de la
Universidad Nacional del Altiplano Puno, me permito presentar a vuestra consideracin este
tra2a1o titulado 5FUNDAMENTOS Y APLICACI%N DE LA VOLADURA CONTROLADA EN
MINERA SUPERFICIAL Y SUBTERRNEA.
!l tra2a1o de investigacin desarrollamos /undamentos pro2lemas de aplicacin, en voladura
controlada en minera su2terr6nea minera super/icial'
!l /undamento principal del tra2a1o es o2tener paredes /inales, contorno de la seccin
completamente esta2le, para 2rindar una seguridad operacional tanto en equipo personal'
*ac0' +ugo %s7aldo "osa Cano
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RESUMEN
Donde la voladura controlada es una t3cnica para o2tener me1orar resultados /inales en la
esta2ilidad del maci4o rocoso tanto en la minera su2terr6neo, como minera super/icial'
(a voladura controlada es di/erente para cada mina de acuerdo al tipo de roca de acuerdo al
estudio geomec6nico del maci4o rocoso'
Minimi4ar los da8os a la rotura atr6s de la lnea de pre&corte'
!l uso de e9plosivos con esta t3cnica es utili4ar e9plosivo de menor densidad con la /inalidad
de no da8ar las paredes /inales del tec0o, pit /inal del talud, dando unas paredes 2ien
de/inidas'
!l presente tra2a1o de investigacin consta de cuatro captulos, son los siguientes: capitulo I
(os o21etivos del tra2a1o, capitulo II principios 26sicos de la voladura controlada en la minera
su2terr6nea, capitulo III /undamentos aplicacin de la voladura controlada en minera
super/icial, capitulo I) an6lisis de costos en la voladura controlada en minera super/icial
minera su2terr6nea'
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NDICETITULO
DEDICATORIA
AGRADECIMIENTO
RESUMEN
CAPITULO I
OBJETIVOS
'' OBJETIVOS''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
'.'.' OBJETIVO GENERAL '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
'.'.# OBJETIVOS ESPECFICOS '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
CAPITULO II
PRINCIPIOS BSICOS DE LA VOLADURA CONTROLADA
EN MINERA SUBTERRNEO
;'
>
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#.$.#. CALCULO DE LA PRESI%N DE DESACOPLAMIENTO
;' VARIABLES (UE INTERVIENE EN LA VOLADURA
CONTROLADA ====================='
#.'.'. VARIABLES CONTROLABLES ===========
#.'.'.' PERFORACI%N =============='
#.'.'.'.'. MALLAS DE PERFORACI%N ==='
#.'.'.'.# ALINEAMIENTO DE LOS TALADROS
#.'.'.). DIMETRO DEL TALADRO ========'
;'''>' ESPACIAMIENTO ============''
#.'.'.*. TACO ==================''
;'''?' SECUENCIA DE INICIACI%N =======
#.'.'.+. TIPO DE E,PLOSIVOS ==========
#.'.#. VARIABLES NO CONTROLABLES ========''
#.'.#.' . TIPO DE ROCA =============
#.#. VENTAJAS DEL PRE!CORTE EN MINERA SUBTERRNEO
#.). DENSIDAD LINEAL DE CARGA=============
#.-. APLICACI%N EN LA VOLADURA CONTROLADA EN
MINERA SUBTERRANEO ==============='
CAPITULO III
?
@
@
;
;>
;B
;B
;B;?
;?
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FUNDAMENTOS Y APLICACI%N DE LA VOLADURA
CONTROLADA EN MINERA SUPERFICIAL.
).'. GENERALIDADES ==================='
).#. VARIABLES (UE INTERVIENE EN LA VOLADURA
CONTROLABLE EN MINERA SUPERFICIAL ======='
).#.'. VARIABLES CONTROLABLES ==========''
).#.'.'. LONGITUD DE CARGA ==========
).#.'.#. DIMETRO DEL TALADRO A UTILIAR =''
).#.'.). PRESION DEL TALADRO COMPLETAMENTE
ACOPLADO ==============='
).#.'.-. ACCESORIOS ==============
).#.'.*. ESPACIAMIENTO ===========''
).#.'./. TACO ================='
).#.'.+. RETARDO Y SECUENCIA DE ENCENDIDO
).'.'.0. TIPO DE E,PLOSIVO =========='
).#.'.1. CARGUIO DE E,PLOSIVO ========
).#.'.'$. EFECTOS DE PRECISI%N EN LA
PERFORACI%N ============''
>
>
B
?
@
>;
>;
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).#.'.''. FACTOR DE CARGA =========='
).#.'.'#. CONCENTRACI%N DE CARGA LINEAL ='
).). VARIABLES NO CONTROLABLES ===========
).-. APLICACI%N EN LA VOLADURA CONTROLADA EN
MINERA SUPERFICIAL ===============''
CAPITULO IV
ANLISIS DE COSTOS EN LA VOLADURA
CONTROLADA EN MINERA SUBTERRNEO Y
SUPERFICIAL
-.$ COSTOS EN MINERIA SUBTERRANES Y MINERIA
SUPERFIACIAL2===================='
>
>
>>
>B
>B
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-.$.'. COSTOS EN MINERIA SUBTERRANEA2======'
-.$.#. COSTO EN VOLADURA CONTROLADA EN MINERA
SUPERFICIAL ==================='
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFIA
B;
B;
B?
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CAPTULO I
OBJETIVOS
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'.'. OBJETIVOS DE3 TRABAJO
'.'.' OBJETIVO GENERAL
Dar seguridad esta2ilidad en el /rente de tra2a1o, a lo largo del permetro de la
lnea de pre&corte tanto su2terr6neo super/icial'
'.'.# OBJETIVOS ESPECFICOS
- %2tener un contorno adecuado /inal de las paredes del tec0o, paredes
/inales del talud'
- Usar una mnima cantidad de e9plosivo en la voladura controlada'
- Minimi4ar la so2re rotura producto de ondas radiales que va 0a generar la
voladura de produccin'
- Usar espaciamiento estrec0amente, presiones mnimas'
- %2tener el #tulo de Ingeniero de Minas'
;
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CAPTULO II
PRINCIPIOS BSICOS E LA VOLA URA
CONTROLA A EN MINERA SUBTERRNEO
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;'< GENERALIDADES
(lamado tam2i3n voladura cuidadosa, pre&corte, recorte, de permetro, suave, etc',
aunque cada uno tiene sus propias caractersticas, su o21etivo /undamental es reducir
las roturas en el permetro o lnea pre&determinada detr6s del disparo' !sto se consigue
2a1ando la concentracin de energa del e9plosivo por unidad de 6rea de la pared del
taladro' "egEn la tecnologa moderna, con esta t3cnica es posi2le conseguir un contorno
/inal casi tan limpio como si 0u2iera sido cortada la roca con un cuc0illo de1a
pr6cticamente sana la roca residual'
(a importancia en las e9plotaciones a cielo a2ierto, las paredes tec0os en las la2ores
su2terr6neas en minera, depsitos su2terr6neos re/ugios antia3reos, paredes de
centrales 0idroel3ctricas, carreteras, etc'
#.$.'. PRINCIPIO
Cuando un e9plosivo detona dentro de un taladro, se genera una presin dentro de 3l, la
cual tiene una magnitud de caractersticas del tipo de e9plosivos' !l impacto inicial de
esta presin so2re las paredes del taladro inicia una serie de ondas din6micas que
conducen energa, de las cuales un peque8o porcenta1e actEa dentro de la masa rocosa,
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el resto de ondas din6micas son responsa2les de las vi2raciones de la tierra las cuales
acompa8an a la voladura'
(a maor parte de la energa permanece dentro de las /ases e9plosivas las cuales
continua actuando so2re las paredes del taladro por un periodo de tiempo limitado,
seguidamente luego la /ormacin de /racturas radiales dentro de las paredes del taladro
de2ido a esta presin' (os gases entran en las /racturas causando su propagacin
reci3n la presin del gas decrece progresivamente'
!l papel de la lnea de precorte es servir de escape para que estos gases llegando a las
lneas entrar en ella, siguiendo la lnea de menor resistencia, terminando de este modo
la /ormacin de /racturas o dic0o de otro modo segEn la teora de re/le9in, la onda de
detonacin al encontrar la lnea de precorte este actEa como una cara li2re, para re/le1ar
la onda original no da8ar la parte posterior'
(a presin generada dentro de la roca por la presin dentro del taladro est6 dada por:
;
;
rptFr0Grt = ===========4c.5$'6
Donde:
tr H #ensin o es/uer4o compresivo radial en P"I'
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Pt H Presin dentro del taladro en P"I'
0 H adio del taladro en pies'
r H Distancia del taladro al punto de in/luencia en pies'
(as propiedades m6s importantes a considerar son resistencia de la roca IN"IU,
naturale4a, /recuencia orientacin de estructuras, a que estas varia2les no son
controla2les'
#.$.#. CALCULO DE LA PRESI%N DE DESACOPLAMIENTO
"e calcula asumiendo una e9pansin isotermal de los gases de detonacin el volumen
de presin ,permanece constante' (a relacin de la presin e/ectiva 748'G a la presin
de e9plosin P9G es proporcional a la relacin del volumen del e9plosivo al volumen
del taladro:
)tal
)e9plo
P9
Pe/= ========='4c.5$#6
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!l volumen en este caso es cilndrico proporcional al cuadrado del radio rG'
( )
( ) ;
;
)t
r9
)
)9
P9
Pe/== ========4c.5$)6
"iendo r9G el radio del di6metro del cartuc0o de e9plosivo rtG radio del taladro, el
e/ecto cuadr6tico de la relacin del desacoplamiento so2re la presin del taladro puede
ser visto' !ste cam2io de volumen puede ser mostrado como una relacin entre la
densidad de empacado del e9plosivo D9G la densidad e/ectiva del e9plosivo De/'G
tomando en cuenta el volumen total del taladro'
( )
( ) ;
;
)t
r9
)
)9
D9
De/== ====''==''4c5$-6
(a presin del taladro predecido, es una /uncin de la densidad e/ectiva para algunos
e9plosivos tpicos'
!1emplo:
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Para una e9plosin de ; pulg' de di6metro un e9plosivo 0idrogel ;, D 9 H ';< gr'cm
presin de e9plosin de >< J2, para un taladro de ? pulgadas de di6metro'
;
t
9D9De/
r
r
=
==============='4c.5$*6
Donde:
De/ H Densidad e/ectiva del e9plosivo
D 9 H Densidad del e9plosivo
r9 H adio del e9plosivo
rt H adio del taladro;
t
9De9pDe/
r
r
=
De/;
?
;; J2
educcin de la presin del taladro'
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Accesorios de voladura
#aco
#.'.'.' PERFORACI%N
(a per/oracin en la voladura controlada de2e de ser per/orado con 2astante
precisin con la /inalidad de o2tener resultados /avora2les en unas paredes esta2les
en el contorno del tec0o'
Utili4ando equipos de per/oracin convencional las $acK leg CANUN, mecani4ado
como "IM*A )er Fig' L
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F;. 5$'6
#.'.'.'.'. MALLAS DE PERFORACI%N
(os taladros de contorno en la voladura controlada son estrec0amente espaciados,
con la /inalidad de no da8ar las paredes del tec0o, evitar /racturamiento, en la
voladura de recorte salen los taladro en /orma convencional, mientras en voladura
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pre&corte sale primero con1untamente con la taladro de produccin, en la /igura
mencionamos la distri2ucin de taladros' )er Fig
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#.'.'.# ALINEAMIENTO DE LOS TALADROS
!l 39ito del pre&corte es altamente dependiente de la precisin de la per/oracin, la
desviacin de los taladros traen como consecuencia malos resultados en la voladura
en pre&corte'
#.'.'.). DIMETRO DEL TALADRO
!l di6metro del 2arreno en la voladura en pre&corte se utili4a taladro peque8o con la
/inalidad de o2tener paredes esta2les, donde es recomenda2le desacoplar el
di6metro del taladro' ,
#.'.'.-. ESPACIAMIENTO
Con la voladura controlada, la 4ona de da8o es reducido al mnimo' (a e9periencia
muestra que el espaciamiento entre los taladros de precorte es una /uncin lineal del
di6metro Person G'
=E dJ9 =========='4c.5$/6
Donde:
! H !spaciamiento mG' BURDEN
ESPACIAMIENTO
DELCONTORNO
E
ESPACIAMIENTO ENTRE TALADROS
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J H < ctc'
d H Di6metro del taladro Pulg'G'
#.'.'.*. TACO
De2e ser de 2uena calidad de material la adecuada longitud del retacado, son mu
importante el pre&corte tanto como necesidad de con/inar los gases del e9plosivo
# H (t& (c ==========''4c.5$+6
LONGITUD DE CARGA
TACO
DISEO
# H (t& (# CG G ========'4c.5$06
Donde:
C;'>
H Ptc
:
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P#CA H Presin del taladro completamente acoplado 2aresG
C H esistencia Compresin 2aresG
# H esistencia a #raccin 2aresG
C H < 9 #
# H #aco mG
(t H (ongitud del taladro mG
(c H (ongitud de carga mG
#.'.'./. SECUENCIA DE INICIACI%N
Cuando los taladros son detonados, las ondas de c0oque se e9panden conc3ntrica mente
se interceptan a lo largo de la lnea de taladros se re/le1an e intensi/ican el e/ecto
tensil a lo largo de la lnea de per/oracin' Con un espaciamiento carga apropiada, la
resistencia tensil de la roca es superada las /racturas a lo largo de la lnea de
per/oracin se e9tienden a la pro/undidad de los taladros'
#radicionalmente los me1ores resultados se 0an o2tenido iniciando todos los taladros de
contorno simult6neamente, Pero Eltimos estudios ustan @BG demuestran que 0a
necesidades de retardar los taladros de contorno entre ellos, !n una investigacin m6s
pro/unda se 0a demostrado que si los taladros de contorno son detonados e9actamente
al mismo tiempo' (as ondas de presin se encuentran e9actamente en la mitad de los
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par6metros de los taladros la amplitud ser6 el do2le, como si un solo taladro /uera
disparado' !sto no es mu saluda2le para la esta2ilidad de la roca circundante'
(a me1or manera de2er6 ser de1ar que las ondas del primer taladro re/le1en en la
primera cara li2re desapare4can antes que el pr9imo taladro sea detonado' !sto es el
principio de la nueva t3cnica de voladura de corte Cut *lasting '
Una /rmula terica 0a sido desarrollada para calcular el ptimo intervalo de retardo
entre los taladros de contorno'
( )( )
++=
Cs
XSBBkto
;; :
P
#9:';tcCA CPP# = ======'4c5'+6
(a condicin es: C maor que P# CA
Donde el desacoplamiento es Enicamente longitudinal
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).#.'.-. ACCESORIOS
!n la voladura de pre&corte, los accesorios a utili4arse en la lnea del pre&corte son
los Detonadores no el3ctricos con retardos de super/icie de < ms', ms' ,
Dependiendo de la )oladura de produccin conveniente utili4ar cordn detonanteen lugar de los detonadores que van en el interior de los taladros en la /ila del Pre&
corte con la /inalidad que la salida sea instant6nea, los accesorios que se utili4a se
muesra en la /igura'
F;5$)6
).#.'.*. ESPACIAMIENTO
!l espaciamiento entre los taladros de una voladura en Pre&corte depende del tipo
de roca del di6metro de taladro, aumenta el espaciamiento con/orme tam2i3naumenta las vi2raciones'
Para 0acer una voladura en Pre&corte mas e/ectivo en cuanto a costos, a sea
reducido las cargas e9plosivas o aumentando el espaciamiento entre taladros,
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!n esencia las dos metodologas re/le1an la di/erencia principal en la aplicacin'
(a /ormula m6s /recuente en utili4ar para determinar el espaciamiento ptimo entre
taladros es:
la malla de per/oracin va tener que disminuir de acuero al tipo de roca disparar
#
G#tdcF#alT"
P += ======'' 4c.5'06
Donde:
" H !spaciamiento entre taladros m, piesG
Ptdc H Presin dentro del taladro para una carga e9plosiva desacoplada 2aresG
T #al H Di6metro del taladro m, piesG
# H esistencia a la #ensin din6mica de la roca 2aresG
).#.'./. TACO
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No o2stante, con el /in de retener la presin de gases por un periodo 2reve, utili4ar
tacos en rocas competentes'
!l uso de taco en la lnea del Pre&corte no es recomenda2le utili4ar tacos por la
ra4n de causar /ormacin de cr6teres un e9ceso en el da8o del di6metro del
taladro'
).#.'.+. RETARDO Y SECUENCIA DE ENCENDIDO
(a voladura de precorte se iniciar ante que la voladra de produccin con la /inalidad
de no da8ar las paredes del Pit /inal
'Utili4ando salidas en ), en ec0alon, salidas trape4oidales, triangulares el que
me1or se li2era las energa en cuanto /ragmentacin de roca'
en con1unto con la voladura de produccin' (as consideraciones importantes para
la utili4acin de retardos son lo siguiente:
!l retardo entre taladros
!l retardo entre las /ilas de taladros
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(os 2arrenos del Pre&corte de2en detonarse instant6neamente para producir los es/uer4os a
traccinrequerida' #ipica salida en voladura en pre&corte)er /igura G
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>;
).#.'.+. TIPO DE E,PLOSIVO
!l e9plosivo adecuado en el uso de la voladura controlada son e9plosivos de menor
densidad, tales como el ANF% '
).#.'.1. CARGUIO DE E,PLOSIVO
!l carguo de e9plosivo vara de acuerdo al tipo de roca a disparar'
Cargados a granel 2ien con/inados, tal es el caso del e9plosivo el ANF%, donde la
ra4n de carguio es mnimo, con la /inalidad de no aumentar la presin m69ima del
taladro'
!l carguo de e9plosivo en los taladros de pre&corte es cargado con e9plosivos de
menor densidad, el carguo mecani4ado en minera super/icial se muestra en la /ig'
)er Fig'
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F;5$*6
).#.'.'$. EFECTOS DE PRECISI%N EN LA PERFORACI%N
(a per/oracin en el pre&corte se per/orar en los taladros con una precisin 2astanteprecisa sin desviacin alguna'
[a que la desviacin de los taladros desviado produce un so2re rompimiento una
de/ormacin a lo largo de lnea del pre&corte es por ra4n que los taladros tienen
que estar 2ien direccionados con un menor de /uer4a de empu1e de la per/oradora'
).#.'.''. FACTOR DE CARGA
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Donde el /actor de carga en el pre&corte esta e9presado en Jg' m' en la ecuacin
asume el uso de e9plosivos desacoplados lateralmente para todo el largo del taladro
donde la ra4nde carguo es casi linealmente dependiente de la resistencia de la roca'
Cua /ormula esta e9presada es:
@'
Densidad del e9plosivo : 'B mJg
).! GEOMETRA DEL DISPARO
(ongitud del taladro : B'< m
Di6metro del taladro : _ Pulg'
Metros lneales del
pre&corte : ;
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>@
V=D > )elocidad de detonacin msegG
Ptc H ';B 9 < &9
H Ptc
#9:'@ Jg tal 9 B
Cm;P H 'm:B
B,
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>;
ONCLUSIONES Y RECONENDACIONES
CONCLUSIONES
la voladura controlada con t3cnica en Pre&corte nos o/rece una seguridad integral
tanto equipo personal no interrumpiendo la produccin en super/icial
su2terr6neo'
la voladura en pre&corte se incrementa el costo de per/oracin se disminue el
costo de la voladura tanto en super/icial su2terr6neo'
!l mas apropiado es la voladura en pre&corte que recorte , amortiguado a que la
e9periencia lo 0a demostrado'
(a voladura controlada, evita que las paredes de recorte sean /atigadas
mnimamente permitiendo tener condiciones de tra2a1o mas seguras
!l e9plosivo de2e tener menor di6metro que el taladro que amortigua la onda en el
recorte
(a presin de detonacin del ce2o de2e ser maor que la del e9plosivo principal
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>
RECOMENDACIONES
ecomendamos en la voladura controlada utili4ar e9plosivos de menor
densidad , menor presin de detonacin
"e recomienda no utili4ar tacos por al /inalidad de provocar cr6teres
Un entrenamiento al personal per/orista para que per/ore con m69ima
precisin
(a secuencia en el pre&corte de2e iniciarse muc0o mas antes que la voladura
de produccin
!n voladura su2terr6nea la utili4acin de guiadores en la per/oracin para que
todos las taladros sean paralelos'
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"opletear siempre los taladros antes del carguo en voladura controlada en
minera su2terr6nea'
BIBLIOGRAFA
' CAMAC, A'
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