sesión 1 - conceptos generales de perforacion y voladura controlada (03-oct-12)

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Curso de Actualización:

“PERFORACION Y VOLADURA CONTROLADA, FUNDAMENTOS “PERFORACION Y VOLADURA CONTROLADA, FUNDAMENTOS “PERFORACION Y VOLADURA CONTROLADA, FUNDAMENTOS “PERFORACION Y VOLADURA CONTROLADA, FUNDAMENTOS

Y APLICACIONES EN MINERIA Y OBRAS CIVILES”Y APLICACIONES EN MINERIA Y OBRAS CIVILES”Y APLICACIONES EN MINERIA Y OBRAS CIVILES”Y APLICACIONES EN MINERIA Y OBRAS CIVILES”CONTROL DE VIBRACIONES, PROYECCION DE ROCAS, Y DE CONTORNOCONTROL DE VIBRACIONES, PROYECCION DE ROCAS, Y DE CONTORNOCONTROL DE VIBRACIONES, PROYECCION DE ROCAS, Y DE CONTORNOCONTROL DE VIBRACIONES, PROYECCION DE ROCAS, Y DE CONTORNO

Mg. Ing. Fredy Ponce R.

Lima - Perú, 03, 04 y 05 Octubre 2012

Sesión N°1: “CONCEPTOS GENERALES DE PERFORACION Y VOLADURA “CONCEPTOS GENERALES DE PERFORACION Y VOLADURA “CONCEPTOS GENERALES DE PERFORACION Y VOLADURA “CONCEPTOS GENERALES DE PERFORACION Y VOLADURA

CONTROLADA Y SUS APLICACIONES”CONTROLADA Y SUS APLICACIONES”CONTROLADA Y SUS APLICACIONES”CONTROLADA Y SUS APLICACIONES”

I. GENERALIDADES DE LA PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS

II. PERTURBACIONES GENERADAS POR LAS VOLADURAS (EFECTOS AMBIENTALES)

III. VOLADURAS DE PRODUCCION Y VOLADURAS CONTROLADAS

IV. PERFORACION PARA VOLADURAS CONTROLADAS

V. EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN VOLADURAS CONTROLADAS.

Sesión NSesión N°°11:: CONCEPTOS GENERALES DE PERFORACION Y CONCEPTOS GENERALES DE PERFORACION Y VOLADURA CONTROLADA Y SUS APLICACIONESVOLADURA CONTROLADA Y SUS APLICACIONES

Temario:

DIA MIERCOLES 03 OCTUBRE 2012


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I.I.I.I. GENERALIDADES DE LA PERFORACION GENERALIDADES DE LA PERFORACION GENERALIDADES DE LA PERFORACION GENERALIDADES DE LA PERFORACION

Y VOLADURA DE ROCASY VOLADURA DE ROCASY VOLADURA DE ROCASY VOLADURA DE ROCAS



“PERFORACION Y VOLADURA CONTROLADA, FUNDAMENTOS Y APLICACIONES EN MINERIA Y OBRAS CIVILES”

AnálisisExterno

AnálisisInterno

OBJETIVOS ESTRATEGIAS IMPLEMENTACION

CONTROLDE GESTION

Etapa I:

FORMULACIÓN

Etapa II:

IMPLEMENTACIÓN

Etapa III:

EVALUACIÓN

1. MODELO DE DIRECCION Y GESTION ESTRATEGICA1. MODELO DE DIRECCION Y GESTION ESTRATEGICA(7 Pasos)(7 Pasos)

4 5 6 73

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VISION

MISION

DIAGNOSTICO


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“Ser reconocidos al año 2015 como la empresa minera de cobre “Ser reconocidos al año 2015 como la empresa minera de cobre más exitosa y respetuosa del mundo, operando con eficiencia y más exitosa y respetuosa del mundo, operando con eficiencia y eficacia, con responsabilidad social y ambiental; y eficacia, con responsabilidad social y ambiental; y comprometida comprometida con el desarrollo de su capital humanocon el desarrollo de su capital humano y de su entorno”.y de su entorno”.

“Somos una empresa privada peruana innovadora y competitiva, que produce concentrados y cátodos de cobre, satisfaciendo a nuestros clientes con alto nivel de calidad y creando valor para nuestros accionistas, aplicando altos estándares de seguridad y preservando el medio ambiente, utilizando tecnologías que nos permitan operar con rentabilidad y oportunidades de desarrollo para nuestro capital humano y para la sociedad”.

CASO: EMPRESA MINERA “A”CASO: EMPRESA MINERA “A”

a) VISION:a) VISION:

b) MISION:


DIAGNOSTICO ACTUAL DE LA EMPRESA

• El diagnóstico de la situación actual es la primera aproximación que se tiene a la realidad estratégica de la empresa. Para ello se utilizan diversas herramientas de análisis, las cuales en conjunto forman parte de un método integrado de análisis y sirven para la generación de propuestas concretas de actuación. Estas son:

1) PARA EL ANÁLISIS INTERNO:

a) Análisis FODAb) Análisis de 5 fuerzas competitivas de Michael Porterc) Cadena de valor

2) PARA EL ANÁLISIS EXTERNO:

a) Análisis del macro entorno (Análisis PESTEL)b) Análisis del micro entorno c) Análisis de Recursos y Capacidades


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AbastecimientoAbastecimiento

Desarrollo TecnológicoDesarrollo Tecnológico

Gestión de Talento HumanoGestión de Talento Humano

InfraestructuraInfraestructura

Identificación de Recursos y Capacidades que pueden agregar valor

Análisis de la Cadena de ValorAnálisis de la Cadena de Valor

Actividadesde Soporte

Actividades PrimariasMg. Ing. Fredy Ponce R.

• La minería tiene por objetivo extraer recursos minerales de la tierra. La minería superficial por su parte, abarca todas las actividades encaminadas a extraer materias primas depositadas debajo de la tierray transportarlas hasta la planta de beneficio.

• Abarca todas las labores destinadas a explotar materias primas por medios técnicos.

¿QUÉ COMPRENDE LA MINERÍA SUPERFICIAL?


• Además de la extracción y el transporte, comprende lasactividades de prospección y exploración, dotación de infraestructura, así como las medidas de seguridad de los mineros.

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2°CARGUIO

1°PERFORACIÓN Y VOLADURA

4° (c)CHANCADO

4° (b)BOTADERO

5° (a)CÁTODO, LINGOTE

5° (c)CONCENTRADORA6° (c)

CONCENTRADO

7° (c)PUERTO

4° (a)PADS DE LIXIVIACIÓN

• Ingeniería- Largo Plazo- Med. Plazo- Corto Plazo

• Geología• Geotecnia

MINA METALICA A TAJO ABIERTO

3° (b) ACARREO

PROCESOS PRODUCTIVOS MINEROS(Cadena de Valor)


COBRE, PLATA, PLOMO, ZINC

COBRE, ORO

DESMONTE

3°CARGUIO

1°PERFORACIÓN

5°(b)CHANCADO

5°(a)BOTADERO

7°(b)ACARREO

2°VOLADURA

8°(b)DISPOSICIÓN FINAL DE

ROCAS6°(b)

ACUMULACIÓN

CONSTRUCCION DE PROYECTOS MINEROS


DESMONTE

PAD, PRESAS, RELLENOS

PROCESOS PRODUCTIVOS MINEROS(Cadena de Valor)

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Objetivo: Identificación de los procesos que agregan valor, para concretar las estrategias de reducción de costos, enfatizados al valor para el cliente y a la creación de valor para la empresa.

Se muestra como ejemplo el análisis de la cadena de valor de la empresa minera “A”, (observar el siguiente gráfico), con lo que se determinó que:

1) El 85.5% de los costos corresponde a las Actividades Primarias, y el 14.5% a las Actividades de Apoyo.

2) El costo más importante de las actividades primarias se origina en el ÁREA DE OPERACIONES (79.6% del costo total de producción).

3) El costo más importante de las actividades de apoyo es Infraestructura de la Empresa (9% del costo total), seguido por Investigación y Desarrollo (2.9% del costo total).

ANALISIS DE CADENA DE VALOR DE EMPRESA MINERA “A”


Gráfico de Distribución Porcentual de Costos en la Cadena de Valor

ANALISIS DE CADENA DE VALOR DE EMPRESA MINERA “A”


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CAMPOS DE APLICACION DE LA PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS

MINERIA SUBTERRANEA

MINERIA SUPERFICIAL

CONSTRUCCION (Subterránea y

Superficial)


2.2. APLICACIONES DE LA PERFORACION Y VOLADURA DE APLICACIONES DE LA PERFORACION Y VOLADURA DE ROCASROCAS

• GALERIAS Y RAMPAS• PIQUES E INCLINADOS

• CHIMENEAS

SUBTERRANEA

• TUNELES• CAVERNAS• PIQUES Y POZOS

SUPERFICIAL

• CARRETERAS• CANALES

• DUCTOS

• PRESAS Y DIQUES

• DEFENSA RIBEREÑA

• CANTERA DE ROCAS

•MINERIA DE PEQUEÑA PRODUCCION

• TAJEOS DE EXPLOTACION• CAVERNAS Y SALONES MINEROS

•MINERIA DE MEDIANA PRODUCCION

•MINERIA DE GRAN PRODUCCION

• PUENTES• PUERTOS, ETC.

• CENTRAL HIDROELECTRICA• LINEA TRANSM. ELECTRICA• SUB-ESTACION ELECTRICA

APLICACIONES DE LA PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS

MINERIA SUPERFICIAL

MINERIA SUBTERRANEA

CONSTRUCCION

• PRE-MINADO


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a) Escala de Pequeña Producción.- Operaciones mineras hasta 5,000 TPD, que utilizan diámetros de perforación desde 2½” a 3½”.

b) Escala de Mediana Producción.- Operaciones mineras desde 5,000 TPD hasta 20,000 TPD, que utilizan diámetros de perforación desde 3½” a 63/4”.

c) Escala de Gran Producción.- Operaciones mineras mayores a 20,000 TPD, que utilizan diámetros de perforación mayores a 63/4”.

A) OPERACIONES MINERAS A CIELO ABIERTOA) OPERACIONES MINERAS A CIELO ABIERTO

2.1 APLICACIONES SEGÚN TIPO DE EXCAVACION 2.1 APLICACIONES SEGÚN TIPO DE EXCAVACION


a) Canales, sistemas de riegob) Embalses de materiales locales (presas)c) Transporte por tuberías (oleoductos, gasoductos, etc.)d) Redes de saneamiento y drenajee) Rellenos hidráulicosf) Carreterasg) Enrocados para defensa ribereñas, etc.

B) OBRAS DE MOVIMIENTO DE TIERRAS EN SUPERFICIEB) OBRAS DE MOVIMIENTO DE TIERRAS EN SUPERFICIE

a) Túneles: hidráulicos, viales, metros, submarinos.b) Piques, pozos, inclinados, galerías.c) Cavernas y salones mineros.

D) CONSTRUCCIONES SUBTERRANEASD) CONSTRUCCIONES SUBTERRANEAS

a) Puertos, Diques y Muelles.b) Dragados y rellenos.

C)C) OBRAS HIDRAULICAS, PRESAS Y OBRAS MARITIMASOBRAS HIDRAULICAS, PRESAS Y OBRAS MARITIMAS


2.1 APLICACIONES SEGÚN TIPO DE EXCAVACION 2.1 APLICACIONES SEGÚN TIPO DE EXCAVACION

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Voladura

Implementación de resultados en el campo

Ingeniería de SistemasIngeniería de Rocas

Si NO

Fragmentación Optima

Ingeniería de Explosivos

Evaluación de Resultados

Ingeniería de Diseño

3. NUEVO CONCEPTO DE LA PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS

Perforación


PRINCIPALES AVANCES TECNOLÓGICOS:

a) Caracterización de los macizos rocosos.b) Equipos de perforación más potentes y eficientes.c) Explosivos más seguros y económicos.d) Sistemas de carga de explosivos mecanizados.e) Accesorios de iniciación más precisos y seguros.f) Aplicaciones informáticas para el diseño de voladuras.g) Técnicas y equipos de evaluación de los resultados.


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DESARROLLO DE LA INGENIERÍA DE DESARROLLO DE LA INGENIERÍA DE VOLADURASVOLADURAS

2) EMPIRISMO(Consumo específico)

4) CIENCIA(Modelos numéricos)

1) INTUICIÓN(Lógica simple)

3) PRINCIPIOS(Mecanismos de fractura, etc.)

CONOCIMIENTO


PERFORACION

VOLADURA CARGUIO

CHANCADO

ALMACENAJE

MOLIENDAFLOTACION

ESPESADOR

DESAGUADO

SECADO

ALMACENAJE TRANSPORTE

REFINERIA

PRODUCTO TERMINADO O METAL LISTO PARA LA VENTA

NUEVO PARADIGMA DE LOS IMPACTOS DE LA PERFORACIÓN Y VOLADURA DE ROCAS EN LA RENTABILIDAD TOTAL DE UN

COMPLEJO MINERO-METALÚRGICO


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• La fragmentación de rocas debe ser de un tamaño según el requerimiento del proceso global Mina – Planta, debe originar altos rendimientos y eficiencias en los equipos de carguío, acarreo, chancado primario y molienda.

• Si consideramos la voladura como una etapa de la cadena de valor, debe definirse entre los diferentes clientes y proveedores del proceso, los requerimientos de los productos generados por ella, como también definir las características de los “insumos”, especialmente información geotécnica, malla de perforación de acuerdo a las condiciones del macizo rocoso.

• El objetivo es fragmentar, pero no buscando “la TM rota más barata”, sino “la TM más económica del proceso global Mina - Planta”. Es decir, podemos minimizar el costo Mina –Planta optimizando la fragmentación por voladura.


OBJETIVO PRINCIPAL DE LA PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS EN MINERIA:

FRAGMENTACION OPTIMA

VOLADURAÓPTIMA

MENOR COSTO GLOBALMINA Y PLANTA

4.4. ENFOQUE ACTUAL DE LA PERFORACIÓN Y VOLADURA ENFOQUE ACTUAL DE LA PERFORACIÓN Y VOLADURA DE ROCAS EN MINAS A CIELO ABIERTODE ROCAS EN MINAS A CIELO ABIERTO

PERFORACIONOPTIMA


++

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Elección estratégica para comprar algunas actividades externamente

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Abastecimiento

Desarrollo Tecnológico

Gestión de Talento Humano

Infraestructura


5. OUTSOURCING 5. OUTSOURCING (Empresas Especializadas)(Empresas Especializadas)

Mg. Ing. Fredy Ponce R.Actividades Primarias


Lo

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S

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a

LOGÍSTICAENTRADA

OPERACIONES:

•Preparación•Perforación•Voladura•Extracción•Chancado•Molienda, etc.

LOGÍSTICA SALIDA

SERVICIOPOST VENTA

MARKETING & VENTAS

Desarrollo Tecnológico


Abastecimiento

Infraestructura

•Perforación•Voladura


Actividades Primarias

Es la compra a un proveedor externo de una actividad para crear valor

5. OUTSOURCING 5. OUTSOURCING (Empresas Especializadas)(Empresas Especializadas)

Las compañías a menudo compran una porción de sus porción de sus actividades que crean valoractividades que crean valorde proveedores externos especializados que pueden desarrollar esas funciones más eficientementemás eficientemente..


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a) Se requiere un mínimo trabajo de limpieza y acomodación del material.

b) El rendimiento de extracción de mina es alto.c) Las paredes quedan estables.d) No genera dilución del mineral.e) No genera daños ambientales (ruidos, vibración de terreno,

proyección de rocas, polvo, etc.).f) La productividad del chancado es alta.g) La productividad de la molienda es alta.h) Permite aumentar la capacidad de procesamiento de

mineral.i) Facilita el proceso de extracción (Lixiviación).

LA PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS AGREGAN VALOR SI:LA PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS AGREGAN VALOR SI:


6. TRABAJOS 6. TRABAJOS DE PERFORACION DE PERFORACION Y VOLADURA DE ROCASY VOLADURA DE ROCAS

• Los trabajos de perforación y voladura son las operaciones unitarias más importantes en la operación de la mina, que requiere de una especial atención en la organización y control de las diferentes actividades, empleando modernas formas de organización y control de trabajo con la finalidad de obtener alta eficiencia de los equipos de perforación.

• Una adecuada organización y dirección técnica de los trabajos de perforación y voladura está orientada:

1) Contar con suficiente material roto en los frentes de minado.

2) Proyección controlada de partículas en la voladura.3) Fragmentación homogénea del material en la voladura.


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• Para evitar que los trabajos de perforación y voladura dependan de las operaciones de carguío y transporte, en el programa de perforación y voladura se considera mantener material en proceso de perforación y voladura en tres etapas:

1) Material roto en proceso de carguío.2) Material roto listo para el carguío.3) Material en proceso de perforación.

• De acuerdo a la escala de producción de una mina en el planeamiento a corto y mediano plazo se debe planificar, tener mineral roto listo para la extracción de 5 a 15 días de producción, y material expuesto (desbrozado) para 3 a 6 meses de producción.

6.16.1 SECUENCIA SECUENCIA DE PERFORACION Y VOLADURADE PERFORACION Y VOLADURA


SECUENCIA DE PROGRAMACION DE PERFORACIÓN Y VOLADURASECUENCIA DE PROGRAMACION DE PERFORACIÓN Y VOLADURA

βα

αβ

Vista en vertical

Vista en planta


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La perforación propiamente dicha, se inicia una vez que en la zona programada se haya replanteado la malla de perforación de acuerdo al diseño de voladura, manteniéndose los accesos a los bancos de operación con los parámetros de diseño del tajo abierto (parámetros operacionales).

C D E

A

A

B F

Hb

W

A - Ancho de minadoB - Proyección de disparoC - Distancia de seguridadD - Espacio entre vías de accesoE - Vía de accesoo

β

β

δ

δ

F - Zona de operación - Angulo de resistencia interna - Angulo de talud de bancoHb - Altura de banco

PARAMETROS DE MINADOPARAMETROS DE MINADO

6.16.1 SECUENCIA DE PERFORACION Y VOLADURASECUENCIA DE PERFORACION Y VOLADURA


SECUENCIA DE LAS ACTIVIDADES DE VOLADURA SECUENCIA DE LAS ACTIVIDADES DE VOLADURA


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SECUENCIA DE LAS ACTIVIDADES DE VOLADURASECUENCIA DE LAS ACTIVIDADES DE VOLADURA


SECUENCIA DE DISPAROSECUENCIA DE DISPARO

• SE OBSERVA QUE LA PROYECCIÓN DE ROCAS DE LA VOLADURA NO EXCEDE LOS 50 METROS.

• ESTE SISTEMA DE VOLADURA PERMITE DISMINUIR EL RADIO DE INFLUENCIA DEL DISPARO TANTO PARA EQUIPOS COMO PARA LAS PERSONAS

1°) ANTES DEL DISPARO 2°DURANTE EL DISPARO

3°DESPUES DEL DISPARO


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II.II.II.II. PERTURBACIONES GENERADAS POR LAS PERTURBACIONES GENERADAS POR LAS PERTURBACIONES GENERADAS POR LAS PERTURBACIONES GENERADAS POR LAS

VOLADURAS (EFECTOS AMBIENTALES)VOLADURAS (EFECTOS AMBIENTALES)VOLADURAS (EFECTOS AMBIENTALES)VOLADURAS (EFECTOS AMBIENTALES)




PERTURBACIONES ORIGINADAS POR LAS VOLADURASPERTURBACIONES ORIGINADAS POR LAS VOLADURAS

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ALTERACIONES PRINCIPALES DE LAS VOLADURAS AL MEDIO AMBIENTE (FACTORES NO DESEADOS)

1) Vibraciones terrestres

3) Proyección de rocas (fly rocks)

2) Onda aérea (air blasting)

4) Polvo (dust)

5) Ruido (noise)


IDENTIFICACION DE ASPECTOS

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EFECTOS MEDIOAMBIENTALES DE LA VOLADURAEFECTOS MEDIOAMBIENTALES DE LA VOLADURA

Los principales efectos de la voladura sobre el medioambiente que deben ser evaluados durante el diseño y planeamiento de la perforación y voladura, son:

1) PROYECCION O LANZAMIENTO DE ROCAS.- Son la principal causa de accidentes de personal y daños en los equipos, dependiendo de las condiciones y el lugar en que se encuentran. Las proyecciones pueden alcanzar distancias de 10 m. hasta 1,600 m. Por ello es necesario evaluar el posible radio de acción que traducen las proyecciones de las rocas.

FLYROCK

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1 TALADRO CON BURDEN SUBDIMENSIONADO

TALADRO SOBRECARGADO

ENCENDIDO FUERA DE SECUENCIA (Taladro 2 detona antes que Taladro 1)

DEMASIADO BURDEN EN PIE DE TALUD INCREMENTA EL LEVANTAMIENTO

2

3

4

1

23

4

Taladro 1Taladro 2

2) VIBRACIONES DEL TERRENO2) VIBRACIONES DEL TERRENO

La intensidad de vibración del terreno que genera la voladura se mide por la velocidad de la partícula máxima, en la práctica se realiza con un sismógrafo colocado en la proximidad de área que se desea controlar. Para nuevas operaciones o cuando no se poseen datos del lugar. Se puede calcular utilizando la ecuación de la distancia a escala o reducida.

SD = D/W 1 / 2

Donde:SD = Distancia a escaladaD = Máxima distancia desde la zona de la voladura al punto de

observación en (m)W = Carga máxima a detonar en Kg. por retardo de 9 ms a mas.


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VIBRACIONES

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3) ONDAS AEREAS O RUIDO.- La voladura causa ruido y vibración que perturba a la gente, aunque en la práctica este ruido tiene una frecuencia por debajo de 20 Hz, y no afecta considerablemente al oído humano. Sin embargo es recomendable tener en cuenta en el plan de voladura, un criterio límite de nivel de ruido, con el fin de evitar las quejas del público. El límite de ruido permisible aceptado por todas las organizaciones mundiales de salud, es de 120 dB.

4) POLVO.- El polvo generado por una voladura es espectacular, sin embargo esta cantidad es relativamente pequeña, si comparamos con otras fuentes de emisión en las operaciones mineras. Esta se debe a que las voladuras no son muy frecuentes en el ciclo minero.


FUENTES DE ONDAS AEREAS EN LAS VOLADURAS

3

1 PROYECCIONES DE RETACADO

ESCAPE DE GASES

VIBRACIONES DEL TERRENO

CORDON DETONANTE DESCUBIERTO

DESPLAZAMIENTO DE LA ROCA DEL FRENTE

COLISION DE FRAGMENTOS

2

4

5

6

41

3 5

62

3

23

INDICE DE SOBREPRESION

180 Db 20 Kpa Daños importantes en estructuras convencionales

>170 > 6.30 Aparición de grietas en enlucidos

170 6.30 Rotura de muchos cristales en ventanas

150 0.63 Rotura de algunos cristales de ventanas

140 0.20 Probables rotura de cristales en ventanas

136 0.13 Limite de onda aérea propuesta por USBM

120 0.02 Quejas de vecinos

115 0.0112< 6% de la sobrepresion que puede causar la rotura de grandes cristales

Límites• Los flujos de aire como resultado de operaciones de voladura

no deberán exceder los límites máximos que se consigna más adelante en lugares donde haya viviendas, edificios públicos, colegios, iglesias o edificios comunales o institucionales fuera del área de voladura.

Limite inferior de frecuencia del sistema de medición, en Hz (± 3dB)

Nivel máximo en dB

0.1 Hz o respuesta baja - plana pico de 135

2 Hz o respuesta baja - plana pico de 133

6 Hz o respuesta baja - plana pico de 129

Respuesta ponderada tipo C pico dBC de 106

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5) GASES.- Los gases tóxicos que frecuentemente se producen son monóxido de carbón y óxidos de nitrógeno y son considerados tóxicos a niveles de 50 ppmm y 5 ppm respectivamente para una exposición de 8 horas. Los humos de voladura se diluyen rápidamente por el movimiento del aire natural. La alta concentración de los óxidos de nitrógeno se nota por la presencia de humos de color anaranjado-marrón y las causas principales del exceso de estos óxidos son las malas mezclas de los componentes explosivos, degradación de los productos, uso de explosivos no resistentes al agua e ineficiente detonación del explosivo.


GASES

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III.III.III.III. VOLADURAS DE PRODUCCION VOLADURAS DE PRODUCCION VOLADURAS DE PRODUCCION VOLADURAS DE PRODUCCION

Y VOLADURAS CONTROLADAS Y VOLADURAS CONTROLADAS Y VOLADURAS CONTROLADAS Y VOLADURAS CONTROLADAS




• La explotación de minas y excavaciones de obras de construcción civil son un conjunto de operaciones íntimamente relacionadas entre sí.

• Un factor importante para mantener en la mina un flujo constante de mineral a la planta de beneficio o tratamiento, es controlar el grado de fragmentación, para lo cual se requiere un gran consumo de energía.

• La Voladura de Rocas es la técnica más efectiva para la rotura o fragmentación de rocas y la explotación de minerales, y se efectúa mediante el empleo de explosivos.

• Pero, por la naturaleza de los explosivos, y de los métodos que se emplean, presenta también un alto potencial de riesgo para las personas que la efectúan, por lo que es importante conocer los productos explosivos y técnicas de voladura, así como tomar todas las precauciones para su ejecución.

1. INTRODUCCION1. INTRODUCCION


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• La voladura de rocas es la segunda operación minera unitaria, después de la perforación, y su objetivo principal es la fragmentación del macizo rocoso, la cual se produce por el desbalance de energías que debe existir entre:a) La energía físico-química producida por la detonación de

una mezcla explosiva comercial, yb) La energía de deformación de la roca a fragmentarse.

• Es muy importante la precisión con que esa energía debe ser dirigida al momento de la voladura para lograr la fragmentación de la roca al nivel granulométrico deseado.

• El desarrollo tecnológico de los equipos de perforación y de voladura debe orientarse a una mayor precisión para lograr un óptimo grado de fragmentación en el minado de los tajeos de producción.



• La voladura de rocas es una etapa de la cadena de valor de una empresa minera. Sus resultados condicionan en gran medida los rendimientos y los costos de las operaciones subsiguientes.

• El objetivo primordial es fragmentar la roca, pero no buscando la tonelada fragmentada más barata, sino la tonelada más económica dentro de un contexto global Mina – Planta.

• Por ello, la mejor manera de ahorrar en costos de minado es:1) Utilizar al máximo la energía desarrollada por los explosivos.2) Lograr que los explosivos participen en el fenómeno de la

conminución.3) Definir con anticipación la granulometría del material volado.4) Definir las características técnicas de los explosivos y

accesorios de voladura a utilizar.



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• Existen diversas teorías de la voladura de rocas, los cuales nos sirven como referencia inicial en el diseño del mismo, y son oportunidades de mejorar en cada centro de operación.

ASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA VOLADURA DE ROCAS

TECNICOS

ECONOMICOS

AMBIENTALES


2.2. OBJETIVOS DE UNA VOLADURA EN MINERIA SUPERFICIALOBJETIVOS DE UNA VOLADURA EN MINERIA SUPERFICIAL


VOLADURAVOLADURAVOLADURAVOLADURAVOLADURAVOLADURAVOLADURAVOLADURA

FRAGMENTACIONFRAGMENTACIONFRAGMENTACIONFRAGMENTACIONFRAGMENTACIONFRAGMENTACIONFRAGMENTACIONFRAGMENTACION

Costo Global mina Costo Global mina Costo Global mina Costo Global mina Costo Global mina Costo Global mina Costo Global mina Costo Global mina

ESPONJAMIENTOESPONJAMIENTOESPONJAMIENTOESPONJAMIENTOESPONJAMIENTOESPONJAMIENTOESPONJAMIENTOESPONJAMIENTO

ESTABILIDAD ESTABILIDAD ESTABILIDAD ESTABILIDAD ESTABILIDAD ESTABILIDAD ESTABILIDAD ESTABILIDAD

-------- DañoDañoDañoDañoDañoDañoDañoDaño

DILUCIONDILUCIONDILUCIONDILUCIONDILUCIONDILUCIONDILUCIONDILUCION

CONTROL DE IMPACTOS CONTROL DE IMPACTOS CONTROL DE IMPACTOS CONTROL DE IMPACTOS CONTROL DE IMPACTOS CONTROL DE IMPACTOS CONTROL DE IMPACTOS CONTROL DE IMPACTOS

AMBIENTALESAMBIENTALESAMBIENTALESAMBIENTALESAMBIENTALESAMBIENTALESAMBIENTALESAMBIENTALES

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Principales:

a) Lograr un adecuado grado de fragmentación de la roca, de tal modo que minimice el costo global del proceso Mina – Planta: remoción, carguío, acarreo, chancado primario, molienda.

b) Lograr un nivel de piso y pilas de escombro adecuados para su carga.

Secundarios:

a) Evitar la dilución del mineral.b) Minimizar el daño al macizo rocoso en su entorno, protegiendo

la integridad de los bancos y la estabilidad de los taludes, para hacer viable la operación minera en el largo plazo.

c) Controlar los impactos ambientales generados por las voladuras, como: las proyecciones de rocas volantes, las vibraciones, la onda aérea, el ruido, etc.

2.2. OBJETIVOS DE UNA VOLADURA EN MINERIAOBJETIVOS DE UNA VOLADURA EN MINERIA


PRODUCTIVIDAD DE LA PRODUCTIVIDAD DE LA FRAGMENTACIONFRAGMENTACION

CHANCADO

IZAJE TRANSPORTE

LIMPIEZA

FRAGMENTACIONDEL MACIZO

ROCOSO


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3. PARAMETROS QUE INTERVIENEN EN LA PRODUCTIVIDAD DE LAS VOLADURAS

1) GEOLOGIA• Geología estructural

• Presencia de agua.

2) GEOMECANICA DE ROCAS• Características geomecánicas de la roca a volar.

3) TIPOS DE EXPLOSIVOS• Propiedades físico químicas

4) METODO DE EXPLOTACION

5) CALIDAD DE LA PERFORACION


1.1) GEOLOGIA

• Litología• Estructura de las rocas• Agua• Calidades• Dureza

• Las características geológicas y mecánicas, además de las condiciones del estado de las rocas a dinamitar, determinarán realmente el tipo de explosivo que deberá emplearse para fracturarlas eficiente y económicamente.

• Las principales características son: densidad, compacidad y porosidad, humedad e inhibición, dureza y tenacidad.

a)a) CARACTERISTICAS DE LA ROCACARACTERISTICAS DE LA ROCA


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• Las sales oxidantes, como el nitrato amónico en el ANFO, disminuyen intensamente la resistencia al agua, pues son muy higroscópicas. Si hubiera presencia de agua en los taladros, se podrá cargar el ANFO u otro explosivo dentro de mangas de plástico resistente a fin de garantizar el éxito en la voladura.

• Los volúmenes de excavación a realizar y ritmos de trabajo marcan los consumos de explosivo a utilizarse dentro de las operaciones mineras.

• En muchas minas subterráneas, es frecuente ver unidades de transporte que cargan mecanizadamente los taladros y se reducen los costos de mano de obra en este rubro.

b) PRESENCIA DE AGUA Y VOLUMEN DE ROCA A VOLARb) PRESENCIA DE AGUA Y VOLUMEN DE ROCA A VOLAR

1.1) GEOLOGIA


1.2) GEOMECANICA DE ROCAS

• Velocidad longitudinal de las ondas

• Densidad

• Módulo de YoungLongitudinal

• Resistencias Lateral

• Razon de Poisson

• Angulo de fricción

• Cohesión

CARACTERIZACION GEOTECNICACARACTERIZACION GEOTECNICA


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1.3) TIPOS DE EXPLOSIVOS1.3) TIPOS DE EXPLOSIVOS

Se tiene que considerar propiedades como:

a) Densidadb) Sensibilidadc) Resistencia al aguad) Estabilidad químicae) Potencia absoluta al pesof) Potencia relativa al pesog) Velocidad de detonaciónh) Presión dentro del taladro (Presión de detonación)i) Fuerza explosivaj) Energía efectiva

Explosivo FormaVelocidad de

detonación (m/seg)

ANFODINAMITASLURRYEMULSIÓN

SólidoSólidoSólido/líquidoLíquido

3,2004,0003,300

5,000 a 6,000


RendimientoOptimo deExplosivos

1.4)1.4) RENDIMIENTO OPTIMO DE EXPLOSIVOSRENDIMIENTO OPTIMO DE EXPLOSIVOS

Confinamiento de Energía del Explosivo

Nivel de Energía del Explosivo

Distribución de Energía del Explosivo

TRES CLAVES DE DISEÑO


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A) DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA DEL EXPLOSIVO EN LA MASA ROCOSA:

a) La energía debe ser distribuida uniformemente para lograr una fragmentación uniforme.

b) Relación adecuada entre diámetro de barreno y longitud de taladro (altura de banco en caso vertical).

c) Relación adecuada entre burden y espaciamiento.d) Implementación cuidadosa del diseño.



B) CONFINAMIENTO DE ENERGÍA DEL EXPLOSIVO:

a) La energía del explosivo debe ser confinada suficiente tiempo después de la detonación, para establecer fracturas y poder desplazar el material volado.

b) El paso de menor resistencia del explosivo debe ser controlado.

c) Los taladros deben ser cargados de acuerdo a la geología.

d) Use longitud y material de taco adecuado.e) Elija configuración de tiempos de acuerdo a las

condiciones de campo.f) Use retardos bastantes exactos.



33

C) NIVEL DE ENERGÍA DEL EXPLOSIVO:

a) El nivel de energía debe ser suficiente para sobreponerse a la fuerza estructural de la masa rocosa, y a la vez proveer desplazamiento controlado.

b) Determinar el nivel de energía requerido para el grado de fragmentación y desplazamiento controlado.

c) Tomar en cuenta la sensitividad del sitio.d) Evaluar explosivos de alta energía para condiciones

especiales del sitio (burden, espaciamiento).e) Verificar y chequear el control de calidad de los

explosivos con prueba de rutinas.



• La voladura de rocas es considerado un trabajo de alto riesgo, si bien su índice de frecuencia en relación con otros tipos de accidentes es menor, su índice de gravedad es mucho mayor, generalmente en consecuencias muy graves que no solamente afectan al trabajador causante de la falla, sino también a las demás personas, equipos e instalaciones que le rodean

• La inexperiencia o negligencia y el exceso de confianza son motivos del 80 a 90% de accidentes.

• Factores que causan accidentes: Negligencia, ira, distracción, instrucción inadecuada (ignorancia), exceso de confianza, falta de planificación.

11..55)) SEGURIDADSEGURIDAD


34

4. PRINCIPIOS DE LA FRAGMENTACION DE ROCAS

• La fragmentación de rocas por voladura comprende a la acción de un explosivo y a la consecuente respuesta de la masa de roca circundante, involucrando factores de tiempo, energía termodinámica, ondas de presión, mecánica de rocas y otros, en un rápido y complejo mecanismo de interacción.

• Una explicación sencilla, comúnmente aceptada, que resume varios de los conceptos considerados en estas teorías, estima que el proceso ocurre en varias etapas o fases que se desarrollan casi simultáneamente en un tiempo extremadamente corto, de pocos milisegundos, durante el cual ocurre la completa detonación de una carga confinada, comprendiendo desde la fragmentación hasta el total desplazamiento del material volado.


Estas etapas son:

1°) Generación de la onda de choque, una vez iniciada la detonación del explosivo.

2°) Transferencia de la onda de choque a la masa de la roca iniciando su agrietamiento.

3°) Generación y expansión de gases a alta presión y temperatura que provocan la fracturación y movimiento de la roca.

4°) Desplazamiento de la masa de roca triturada para formar la pila de escombros o detritos.

5°) Formación de la pila de escombros, como fase final de una voladura convencional.

ETAPAS DE LA MECÁNICA DE FRAGMENTACION DE ROCAS


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CARGA DE FONDO + INICIADOR

TACO

CARGA DE COLUMNA

PIEDRAO BURDEN

CARALIBRE

TALADRO

SOBREPERFORACIÓN

CONDICIONES FUNDAMENTALES PARA UNA FRAGMENTACION DE ROCAS

1) Condiciones geológicas2) Cara libre.3) Burden adecuado.4) Relación entre diámetro del taladro a

distancia óptima a la cara libre (burden).5) Relación burden - altura de banco y

profundidad del taladro.6) Explosivo para generar el fisuramiento

cilíndrico radial y la consecuente rotura flexural.

7) Confinamiento del explosivo en taladro.8) Taco inerte.9) Iniciador suficiente.

FASE INICIAL: TALADRO CARGADO


CARA LIBRE

1°LOS EXPLOSIVOS

DETONAN CREANDOONDAS DE TENSION

SOBRE LA ROCA

2°SE PRODUCEN

GRIETAS DETENSION EN LAMASA ROCOSA

3°LAS PRESIONESDE LOS GASES

EXPANDENLAS GRIETAS

4°EL MOVIMIENTO

COMIENZA HACIALA CARA LIBRE

PROCESO DEL FRACTURAMIENTO DE ROCASCASO: 1 TALADRO CON CARA LIBRE

VISTA EN PLANTA


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Fase 1: PROPAGACION DE LA ONDA DE CHOQUE(Vista en Perfil)

ETAPAS DEL FRACTURAMIENTO DE ROCASVOLADURA DE 1 TALADRO CON CARA LIBRE


Detonación

FORMACION DE FRACTURAS RADIALES DESDE EL TALADRO

Cara Libre

Fase 1: PROPAGACION DE LA ONDA DE CHOQUE(Vista en Planta)


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FORMACION DE FRACTURAS RADIALES DESDE EL TALADRO



ONDAS DE COMPRESIÓN VIAJAN DESDE EL TALADRO

Roca a una distancia entre 2 a 3 veces el diámetro del explosivo es triturada por compresión.

Cara Libre



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Fase 2: AGRIETAMIENTO POR ONDAS DE TENSION(Vista en Perfil)



Ondas de Compresión viajando después de la detonación

Al llegar a una atmósfera diferente, éstas se reflejan como Ondas de Tensión fragmentando la roca en un rango de 20 a 30 veces el diámetro de la carga explosiva.

Cara Libre

Fase 2: AGRIETAMIENTO POR ONDAS DE TENSION(Vista en Perfil)


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ONDAS REFLEJADAS COMO ONDAS DE TENSIÓN

Cara Libre

Fase 2: AGRIETAMIENTO POR ONDAS DE TENSION(Vista en Planta)


Cara Libre

ONDAS DE TENSIÓN INCREMENTAN LA RED DE FRACTURAS DESDE LA CARA LIBRE

Fase 2: AGRIETAMIENTO POR ONDAS DE TENSION(Vista en Planta)


40

Fase 3: ROTURA POR EXPANSION(Vista en Perfil)



Cara Libre

LA ENERGÍA DE LOS GASES INCREMENTA EL FRACTURAMIENTO, PROPAGANDO LA RED DE FRACTURAS

Fase 3: ROTURA POR EXPANSION(Vista en Planta)


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Fase 4: EXPANSION MAXIMA POR ROTURA FLEXURAL(Vista en Perfil)



Cara Libre

la roca empieza a moverse hacia la

cara libre

La Presión de Gas sigue la trayectoria de menos resistencia

Fase 4: EXPANSION MAXIMA POR ROTURA FLEXURAL(Vista en Planta)


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Fase 5: FASE FINAL DE UNA VOLADURA CONVENCIONAL(Formación de la Pila de Escombros)



Fase 5: FASE FINAL DE UNA VOLADURA CONVENCIONAL(Formación de la Pila de Escombros)

MATERIAL TRITURADO


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5. PROPIEDADES DE LOS MACIZOS ROCOSOS Y SU INFLUENCIA EN LOS RESULTADOS DE LAS VOLADURAS

• Los materiales que constituyen los macizos rocosos poseen ciertas características físicas que son función de su origen y de los procesos geológicos posteriores que sobre ellos han actuado.

• El conjunto de estos fenómenos conduce en un determinado entorno a una litología particular con unas heterogeneidades debidas a los agregados minerales policristalinos y a las discontinuidades de la matriz rocosa (poros y fisuras); y a una estructura geológica en un estado tensional característico, con un gran número de discontinuidades estructurales (planos de estratificación, fracturas, diaclasas, juntas, etc.)


A) LITOLOGIA

• Las voladuras en zonas donde se produce un cambio litológico brusco, por ejemplo estéril y mineral, y consecuentemente una variación de las propiedades resistentes de las rocas obliga a una reconsideración del diseño, pudiendo seguirse dos caminos:

a) Esquemas iguales para los dos tipos de roca y variación de las cargas unitarias.

b) Esquemas distintos pero con igual carga por taladro. Esta disposición suele adoptarse manteniendo igual la dimensión del burden, ya que la introducción de un esquema distinto en cada zona entrañaría una mayor complejidad de perforación y un escalonamiento del nuevo frente creado.


44

• Todas las rocas en la naturaleza presentan algún tipo de discontinuidad, microfisuras y macrofisuras, que influyen de manera decisiva en las propiedades físicas y mecánicas de las rocas y, consecuentemente, en los resultados de las voladuras.

a) Las superficies de discontinuidad pueden ser de distintos tipos: planos de estratificación, planos de laminación y foliación primaria, planos de esquistosidad y pizarrosidad, fracturas y juntas.

b) Las discontinuidades pueden ser cerradas, abiertas o rellenas, y por ello con diferentes grados de transmisión de la energía del explosivo.

c) La fragmentación está influenciada por el espaciamiento entre taladros, la separación entre juntas y el tamaño máximo de bloque admisible.

B) FRACTURAS PREEXISTENTES


a) Densidadb) Resistenciasc) Porosidadd) Fricción internae) Conductividadf) Composición de la roca y explosiones secundarias de polvo

6.1 PROPIEDADES DE LAS ROCAS

a) Litologíab) Fracturas preexistentesc) Tensiones de campod) Presencia de aguae) Temperatura del macizo rocoso

6.2 PROPIEDADES DE LOS MACIZOS ROCOSOS6


6. CARACTERIZACION GEOMECANICA DEL MACIZO ROCOSO

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6.36.3 SISTEMAS SISTEMAS DE DISCONTINUIDADESDE DISCONTINUIDADES

a) Planos de esquistosidad y pizarrosidadb) Planos de estratificaciónc) Fracturas y diaclasasd) Fallas


ESQUEMAS DE DIACLASADOESQUEMAS DE DIACLASADO


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ESQUEMAS DE DIACLASADOESQUEMAS DE DIACLASADO


ZONA DETERIORADA

VOLADURA POTENTE

AFECTACION DEL MACIZO ROCOSO

DETONACION

VOLADURA SOBREDIMENSIONADAVOLADURA SOBREDIMENSIONADA

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VOLADURA SOBREDIMENSIONADAVOLADURA SOBREDIMENSIONADA

ZONA DETERIORADA POR VOLADURAS MUY POTENTES

49

VOLADURA CON BUEN CONTROL

50



51



52


VOLADURA MENOS CONTROLADA

53



54



55

Desplazamiento horizontal antes de eyecciones

EVALUACIÓN DEL TACO

Eyecciones antes de desplazamiento horizontal

EVALUACIÓN DEL TACO

56

V.V.V.V. EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN

VOLADURAS CONTROLADAS VOLADURAS CONTROLADAS VOLADURAS CONTROLADAS VOLADURAS CONTROLADAS




Desplazamiento Fracturamiento

ANFO / Aire 45% Em / 55% NA

0.5 - 0.8 g/cc Densidad 1.3 g/cc

4,500 m/s Velocidad deDetonación 5,500 m/s

Espaciamiento Fracturas

Resistencia a la Compresión

TIPO DE EXPLOSIVO

Tipo = F(RC, Ef)

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Explosivo

< 0.5 m ANFO / Aire

> 0.5 m ANFO

< 0.5 m HA 30-70 / ANFO

> 0.5 m HA 30-70

< 0.5 m HA 40-60 / HA 30-70

> 0.5 m HA 40-60

< 0.5 m HA 45-55 / HA 40-62

> 0.5 m HA 45-57

< 70 Mpa

70 - 100 Mpa

100 - 150 MPa

> 150 MPa

Voladuras de Producción

TIPO DE EXPLOSIVO

Voladuras de Contorno



Explosivo

< 0.5 m ANFO / Aire

> 0.5 m ANFO / Aire

< 0.5 m HA 30-70 / Aire

> 0.5 m HA 30-70 / Aire

< 0.5 m HA 40-60 / Aire

> 0.5 m HA 40-60 / Aire

< 0.5 m HA 45-55 / Aire

> 0.5 m HA 45-55 / Aire

< 70 Mpa

70 - 100 Mpa

100 - 150 MPa

> 150 MPa

TIPO DE EXPLOSIVO

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Mg. Ing. Fredy Ponce Ramírez

E-mail: [email protected]

Celular: 51 1 975589453

RPM: # 931393

sesión 1 - conceptos generales de perforacion y voladura controlada (03-oct-12)

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