voladura subterranea

MTODO PRCTICOS PARA CALCULO DE VOLADURA SUBTERRNEA

Ing. Roberto Roque Pulcha

MINAS-CIP 156967

2014

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DISEO DE VOLADURAS SUBTERRNEAS Las operaciones de voladuras subterrneas difieren de la superficie ya que carecen de la cara adicional de alivio que es normal en muchas de las operaciones de superficie. En operaciones subterrneas, tenemos solo una cara en la que debemos perforar y ser capaces de crear alivio perpendicular a esa cara utilizando los primeros taladros que detonan. Si no se crea el alivio apropiado cuando detonan los primeros taladros, el resto de la voladura provocar muy poca fragmentacin y se escopeteara.

Una diferencia adicional en las operaciones subterrneas es el hecho que los parmetros de voladura deben adecuarse a un contorno especifico. Esto puede resultar totalmente diferente a las voladuras masivas o a las operaciones mineras en la superficie donde el tamao exacto de cada voladura no es, normalmente, critico. En este ocasin revisaremos algunos de los diseos mas comunes de voladuras subterrneas utilizados

TIROS EN CHIMENEAS Tanto en minera como en construccin, tiros verticales o inclinados proveen acceso subterrneo. Los tiros se utilizan para proveer accesos desde la superficie a entradas subterrneas o para comunicar un nivel con otro dentro de la mina.

Las excavaciones de tiro son difciles debido a que normalmente el rea de trabajo es estrecha, ruidoso y con frecuencia hmeda. El trabajo puede ser peligroso debido a que las paredes expuestas encima de las cuadrillas de barrenacin y voladura pueden desplomarse y las rocas pueden caer sin previo, aviso. El avance es lento por que la barrenacin, la voladura y el retire del material son operaciones cclicas. La roca explotada debe ser bien fragmentada para ser removida con el equipo de excavacin. Hoy en da la mayora de los tiros se hacen con una recin trasversal circular lo que da una mejor distribucin de las presiones en la roca y reduce la necesidad de reforzar las paredes.

Existen 3 mtodos comnmente utilizados para explotar tiros circulares:

1. El barrenado de anillos con taladros verticales.

2. Cortes en pirmides y banqueo.

3. Cuas quemadas modificadas para proveer la segunda cara de alivio en una voladura de tiro (iigura9.4)

BARRENACIN DE ANILLOS

BARRENACIN POR BANQUEO

CORTE EN PIRAMIDE

DISEO DE ANILLOS CON taladros VERTICALES

En la siguiente seccin analizara un procedimiento paso por paso para el diseo de este tipo de tiros.

DETERMINACIN DEL BURDEN

El burden para la voladura de un tiro se determina de la misma manera que con una superficie.

B = 0.012 [(2SGe/SGr )+1.5] De Donde

B = BORDO (m)

SGe= GRAVEDAD ESPECIFICA O DENSIDAD DE EXPLOSIVO (g/cm3)

SGr= GRAVEDAD ESPECIFICA O DENSIDAD DE LA ROCA (g/cm3)

De = DIMETRO DE EXPLOSIVO (mm)

NUMERO DE ANILLOS

NR= [(RSH-(B/2))/B]+1 Donde:

NR = NUMERO DE ANILLOS

RSH = RADIO DE TIRO (m)

B = BURDEN (m)

BURDEN REAL

BA = [2RSH] /[2NR -1] ESPACIAMIENTO DE LOS taladros EN CADA ANILLO (ESTIMADO)

S = B Donde:

S = ESPACIAMIENTO (m)

B = BURDEN (m)

NUMERO DE taladros POR ANILLO

NH = [2RR]/S Donde:

NH= NUMERO DE taladros POR ANILLO

RR = RADIO DE ANILLO (M)

S = ESPACIAMIENTO (M)

RR = RADIO DE ANILLO (m)

S = ESPACIAMIENTO (m)

ESPACIAMIENTO REAL POR ANILLO

S= [2RR]/NH

PROFUNDIDAD DE AVANCE

L=2B Donde:

L = AVANCE (m)

B = BURDEN (m)

SUB BARRENACIN

J = 0.3 B TACO

T = 0.5 B ANGULO DE AJUSTE

LO = 0.1 + H(Tan2) Donde:

LO = ANGULO DE AJUSTE (m)

I-I = PRONFUNDIDAD DE BARRENO (m)

TIEMPO DE RETARDO

Mnimo 100 - 150 ms o retardos LP por anillo o retardos en espiral hacia fuera.

EJEMPLO 1

Con la informacin dada calcular el factor de carga para diseo de una voladura de chimenea:

DIMETRO DE TIRO = 7.0 m

RADIO DE TIRO RSH = 3.5 m

DENSIDAD DE LA ROCA = 2.6 gr/m3

DENSIDAD DL EXPLOSIVO = 1.3 g/cm3

DIMETRO DE LA CARGA = 38 mm

1. BORDO (IDEAL)

B = 0.012 [(2SGe/SGr )+1.5] De

B = 0.012 [(2x1.3/2.6 )+1.5] 38= 1.14 m

2. NUMERO DE ANILLOS

NR = [(RSH-(B/2))/B]+1

NR = [(3.5-(1.14/2))/1.14]+1= 4

3. BORDO (REAL)

BA = [2RSH] /[2NR -1]

BA = [2x3.5] /[(2x4) -1]= 1m

4. ESPACIAMIENTO

S = B

S = B = 1m

5. NUMERO DE TALADROS POR ANILLO

ANILLO I NH1 = [2RR1]/S NH1 = [2x0.5x ]/1 = 3.14 3

ANILLO 2 NH2 = [2RR2]/S NH2 = [2x1.5x ]/1 = 9.43 9

ANILLO 3 NH3 = [2RR3]/S NH3 = [2x2.5x ]/1 = 15.49 15

ANILLO 4 NH4 = [2RR4]/S NH4 = [2x3.5x ]/1 = 21.99 22

Total de taladros por voladura NHT = 49 T/V

6. ESPACIAMIENTO REAL POR ANILLO ANILLO I S= [2RR]/NH1 S= [2x0.5x]/3 = 3.14/3 1.04 m

ANILLO 2 S= [2RR]/NH2 S= [2x1.5x]/9 = 9.43/9 1.04 m ANILLO 3 S= [2RR]/NH3 S= [2x2.5x]/15 = 15.49/15 1.04 m ANILLO 4 S= [2RR]/NH4 S= [2x3.5x]/22 = 21.99/22 1.00 m

7. PROFUNDIDAD DE AVANCE

L = 2B

L = 2 X 1 m = 2m

8. SUB-BARRENACIN

J = 0.3 B

J = 0.3 x1m = 0.3 m

9. TACO

T = 0.5 B

T = 0.5 x 1m = 0.5 m

10. ANGULO DE AJUSTE

LO = 0.1 + H(Tan2)

LO = 0.1 + [2.3 x 0.035] = 0.18 m

11. TIEMPO DE RETARDO 4 periodos de retardos LP por anillo o retardos progresivo de adentro hacia fuera.

12. EXPLOSIVO TOTAL

Qtotal = NHT x [(L+J)-T] x dc

Qtotal = 49T/V x[(2 + 0.3 -0.5) x [(1.3gr/m x ((38mm) x )/4000)]

Qtotal = 49 x [1.8 x [1.3 x 1.134]]= 130.02 130 Kg/v

13. VOLUMEN TOTAL

Vtotal = RSH x L

Vtotal = (3.5) x 2 = 76.97 77 m/v

14. FACTOR DE CARGA EN FUNCIN AL VOLUMEN

FC(Vol) = Qtotal/ Vtotal

FC(Vol) = 130 Kg/v / 77 m/v = 1.68 Kg/m

S=B

1.00 m

1

2

3

4

RSH=

3.5 m

7.0 m

RR1=

0.5 m RR3=

2.5 m

RR2=

1.5 m

RR4=

3.5 m

S=B

1.04 m

TIROS EN TNELES

Las voladuras en tneles son diferentes a las voladuras en bancos ya que estas se hacen hacia una superficie libre mientras que las voladuras en banco se hacen hacia 2 o mas caras libres. En las voladuras de bancos, hay gran cantidad de alivio natural dentro de la plantilla el cual resulta de las caras libres adicionales.

En los tneles, sin embargo, la roca esta mas confinada y una segunda cara libre debe ser creada paralela al eje de los taladros. Como resultado del confinamiento original y la falta de caras libres desarrolladas, el tiempo entre retardos debe ser mayor que los de las voladuras de superficie para permitir el movimiento de la roca y la formacin de la cara libre adicional antes de que disparen los taladros subsecuentes. En las voladuras de tneles se utilizaba generalmente periodos de retardos largos. Si se utilizan retardos de milisegundos se omiten periodos de retardo para permitir de 75 a 150 milsegundos como mnimo entre disparos de taladros. Este incremento en el tiempo de retardo es esencial para permitir que las voladuras de Tneles funcionen apropiadamente.

TIPOS DE taladros USADOS EN TUNELES

TALADROS DE PISO, ARRASTRE O ZAPATERAS

HA

ST

IAL

ES

O C

OS

TIL

LA

S H

AS

TIA

LE

S O

CO

ST

ILL

AS

TALADROS DE CONTORNO , ALZAS O TECHO

AYUDAS HACIA ARRIBA

AYUDAS HACIA

ABAJO

CUA,

CUELE O

ARRANQUE

Los taladros del permetro del tnel deben tener un ngulo hacia fuera de manera que se evite que la seccin del tnel cambie a medida que se avanza la construccin. Este ngulo recibe el nombre de ngulo de ajuste. Los ngulos de ajuste se define como

0.1 m + L x tan 2 Los burden para todas las voladuras de tneles se miden y se calculan al fondo de los taladros. El ngulo de ajuste debe ser tomado en cuenta cuando se determinan los burdenes reales al fondo de los taladros.

Los taladros del permetro hastiales y del techo se perforan comnmente con espaciamientos cercanos (20 a 30 cm) y cargas ligeras. Tambin pueden detonarse como voladuras de recorte para proveer un contorno que requiere poca fuerza.

ZONA DE DAO EN CONTORNO

CUELE O CUNAS QUEMADAS DE BARRENO PARALELO

La cua mas utilizada hoy en da es la cuna quemada con barreno grande. El termino "CUA QUEMADA" se origina en un tipo de voladura donde los taladros son perforados paralelos uno a otro. Uno o mas taladros en la cua se dejan vacos para que acten como la cara dc alivio hacia la cual los otros taladros puedan romper.

Tradicionalmente, la cua quemada se perfora donde los taladros llenos y vacos fueran del mismo dimetro.

Mas tarde se descubri que al utilizar taladros vacos de dimetro mayor que los cargados, provoca alivio adicional en la plantilla y reduca la cantidad de taladros perforados que se necesitaban.

Los taladros grande y vacos tambin permitan un avance adicional por voladura. Toda una variedad de nombres resultaron del hibrido de la cua quemada la cual utilizaba taladros grandes y vacos. Para propsitos de claridad, este tipo de voladura ser llamada cua quemada.

PORCENTAJE DE AVANCE VS DIMETRO DE TALADRO

Los taladros de la cua pueden ser colocados en cualquier lugar en la cara del tnel. Sin embargo, la posicin de la cua influencia la cantidad de lanzamiento, el numero de ta