Universidad de Sonora Departamento de Ingeniería Civil y Minas Ingeniero Minero
Explosivos en Minado Superficial
Ing. Daniel Gonzalez Aguilar
Trabajo final:
Portafolio de Evidencias de la Materia
Equipo
Adrian Preciado Yánez. Sergio Ríos Lucano Eder López Tarín Sukai Alfaro Navarro
Hermosillo, Sonora, A 13 de Mayo del 2013
HISTORIA DE LOS EXPLOSIVOS La historia de los explosivos comenzó con la invención de la POLVORA NEGRA, por los Chinos y en 1230 A.C. era conocido ya por los Árabes e Hindúes hacia el año 1250 D. C, y fue descrita por ROGER en 1270, la cual consistía en una mezcla de carbón vegetal en polvo, azufre y nitrato de potásico, tal mezcla cuando se inflama produce un volumen relativamente grande de gases calientes. La reacción puede representarse por la siguiente ecuación. 2N03+NA+S+3C ----------------------------------> S2+NA+N2+3CO2 Aunque
también
se
producen
SO2
(oxido
de
azufre)
y
otros
gases.
Desde tiempos remotos los chinos e hindús conocían sustancias incendiarias, compuestas por derivados del azufre, mezclados con carbón, alquitrán y resina y la denominaron FUEGO. En la pólvora como en muchos otros explosivos, está presente el oxigeno en forma fácilmente asequible, de modo que la combustión tiene lugar aun cuando la pólvora se encuentre confinada en un recipiente cerrado. El rápido cambio de fase de solidó a gas a alta temperatura, causa el efecto propulsor o de estallido de la explosión. Cuando ALEJANDRO EL GRANDE invadió La INDIA, éste fue atacado por truenos que los defensores de la ciudad provocaban artificialmente.
FECHAS NOTABLES RELACIONADOS CON EL DESCUBRIMIENTO DE LOS EXPLOSIVOS.
1230 / 50 A.D.C., A.D.C., La pólvora es conocida y utilizada por los Chinos, Árabes e Hindúes 1237 ROGER BACON, describe la pólvora Negra 1328 S CHWARZ investiga su poder propulsor 1346 Fue utilizada por los ingleses en la batalla de Crecy 1425 Pólvora Granulada 1604 Desarrollo de ordenanzas y armas de fuego, "Fulminato de oro" 1605 La conspiración de la Pólvora 1771 Empleo del Acido pícrico como colorante, aunque sus propiedades explosivas no fueron descubiertas hasta 1805 y usadas hasta 1885 1778 BERTHOLLET, BERTHOLLET, descubre el fulminato de plata
HISTORIA DE LOS EXPLOSIVOS La historia de los explosivos comenzó con la invención de la POLVORA NEGRA, por los Chinos y en 1230 A.C. era conocido ya por los Árabes e Hindúes hacia el año 1250 D. C, y fue descrita por ROGER en 1270, la cual consistía en una mezcla de carbón vegetal en polvo, azufre y nitrato de potásico, tal mezcla cuando se inflama produce un volumen relativamente grande de gases calientes. La reacción puede representarse por la siguiente ecuación. 2N03+NA+S+3C ----------------------------------> S2+NA+N2+3CO2 Aunque
también
se
producen
SO2
(oxido
de
azufre)
y
otros
gases.
Desde tiempos remotos los chinos e hindús conocían sustancias incendiarias, compuestas por derivados del azufre, mezclados con carbón, alquitrán y resina y la denominaron FUEGO. En la pólvora como en muchos otros explosivos, está presente el oxigeno en forma fácilmente asequible, de modo que la combustión tiene lugar aun cuando la pólvora se encuentre confinada en un recipiente cerrado. El rápido cambio de fase de solidó a gas a alta temperatura, causa el efecto propulsor o de estallido de la explosión. Cuando ALEJANDRO EL GRANDE invadió La INDIA, éste fue atacado por truenos que los defensores de la ciudad provocaban artificialmente.
FECHAS NOTABLES RELACIONADOS CON EL DESCUBRIMIENTO DE LOS EXPLOSIVOS.
1230 / 50 A.D.C., A.D.C., La pólvora es conocida y utilizada por los Chinos, Árabes e Hindúes 1237 ROGER BACON, describe la pólvora Negra 1328 S CHWARZ investiga su poder propulsor 1346 Fue utilizada por los ingleses en la batalla de Crecy 1425 Pólvora Granulada 1604 Desarrollo de ordenanzas y armas de fuego, "Fulminato de oro" 1605 La conspiración de la Pólvora 1771 Empleo del Acido pícrico como colorante, aunque sus propiedades explosivas no fueron descubiertas hasta 1805 y usadas hasta 1885 1778 BERTHOLLET, BERTHOLLET, descubre el fulminato de plata
1800 HOWARD, prepara el fulminato de mercurio 1831 Se inventan la MECHA LENTA con cubierta impermeable. 1836 Se inventan la Capsula a percusión y el cañón con percutor 1845 SCHOENBEIN, descubre la nitrocelulosa 1846 SOBRERO, prepara la NITROGLICERINA 1865 ALFRED NOBEL, inventa la DINAMITA, mezclando la NITROGLICERINA con tierra de infusorio o diatomeas 1865 Pólvora sin humo a partir de la madera nitrada. 1869 Se mejora la dinamita, a base de nitroglicerina con harina de madera nitrada y parafinada 1879 Nóbel patenta una dinamita especial que contiene nitrocelulosa y nitrato amonico. Preparación del tetrilo 1920 Se patenta cómo explosivo el R.D.X o ciclónica 1925 Se patenta un explosivo de alto poder llamado PENTRITA 1935 Proceso continuo Blazzi para la fabricación de nitroglicerina 1940 Un equipo de químicos Canadienses y Norte Americanos desarrollan un proceso nuevo y continuo para fabricar la CICLONITA o R. D X. 1945 Segunda Guerra mundial la Revolución de los Explosivos el EXPLOSIVO PLASTICO. PLASTICO.
INVENTOR DE LA DINAMITA
Alfredo Nobel nació en la ciudad sueca de Estocolmo Estocolmo el 21 de octubre de 1833. Estudio química en la ciudad Estocolmo y San Petersburgo, Petersburgo, también se formo formo en Rusia y en los Estados Unidos; luego regreso junto a su padre para ayudar en el negocio familiar (la fabricación de explosivos) y allí trabajo en el campo de los explosivos y también en la explotación de yacimientos yacimientos petrolíferos. petrolíferos. En 1867 Nobel consiguió fabricar la dinamita, mezclando la nitroglicerina con un material absorbente (la tierra de diatomeas), y así obtuvo un polvo que podía ser percutido e incluso quemado al aire libre sin que explotara, sólo explotaba cuando se utilizaban detonadores eléctricos o químicos. Así nació la dinamita, un explosivo más estable y manejable. El invento de la dinamita hizo que tareas pertenecientes pertenecientes al mundo de la construcción y la minería progresaran a una gran velocidad en la historia, aunque también fue de una gran utilidad en la fabricación de explosivos.
Las patentes más importantes de Nobel fueron en 1875, la dinamita goma, una dinamita moldeable, semejante a los explosivos plásticos actuales, luego en 1884, un método para la destilación continua de petróleo. Por último en 1887 fabricó la balistita, una mezcla de nitroglicerina.
¿QUE SON EXPLOSIVOS?
Llámense explosivos a toda sustancia o mezclas químicas, que por la influencia de una excitación conveniente puede sufrir una descomposición muy rápida que se propaga con formación de productos más estables, liberación de calor y creación local de una alta presión, como consecuencia de la influencia del calor sobre los gases incapaces de contenerlo a la presión atmosférica. Estas pueden ser por:
A) Descomposición Térmica B) Combustión. C) Deflagración
La energía liberada en forma de calor proviene de la reacción por combustión de sus moléculas, te tienen lugar entre los grupos portadores de oxigeno (aire), llamados comburentes y los portadores de elementos fácilmente oxidables llamados combustibles (gasolina)
De igual forma podemos decir que es compuesto químico, que reacciona violentamente, pasando de un estado solidó o liquido a un estado gaseoso, produciendo tres fenómenos; Calor, Presión y Fragmentación. CONCEPTOS Y PARAMETROS DE VOLADURA El ANFO: Es un explosivo de alto orden. Consiste en una mezcla de nitrato de amonio y un combustible derivado del petróleo, desde gasolinas a aceites de motor. Estas mezclas son muy utilizadas principalmente por las empresas mineras y de demolición, debido a que son muy seguras, baratas y sus componentes se pueden adquirir con mucha facilidad.
Las cantidades de nitrato de amonio y combustible varían según la longitud de la cadena hidrocarbonada del combustible utilizado. Los porcentajes van del 90% al 97% de nitrato de amonio y del 3% al 10% de combustible, por ejemplo: 95% de nitrato de amonio y 5% de queroseno. El ANFO tiene como principal problema su gran facilidad para disolverse en agua dado su gran tendencia a la absorción (higroscopía). Cuando al ANFO se le añade polvo de aluminio el ANFO se convierte en una variedad aún más potente llamada AlANFO. La explosión del ANFO es sin destello, y la onda expansiva es muy poderosa en relación al poco monto que se ha de usar. Se utiliza ampliamente en las voladuras de suelos rocosos de tipo medio a blando, bien sea introduciendo en los barrenos el granulado mediante aire comprimido o bien en su otra forma de presentación que es encartuchado. Es necesario cebar fuertemente el barreno con detonador y cartucho de goma en fondo para producir su correcto funcionamiento, además su uso está contraindicado en barrenos con presencia de agua, a no ser que se use encartuchado. El ANFO también se suele mezclar con otros explosivos tales como hidrogeles o emulsiones para formar, en función del porcentaje de ANFO o ANFO Pesado (aproximadamente un 70% emulsión o hidrogel y 30% ANFO). El ANFO no ha estado exento de accidentes a pesar de su relativa seguridad de manipulación, el 6 de septiembre de 2010, en la Región de Antofagasta, en la comuna de Sierra Gorda, seis personas murieron despedazadas al manipularlo, de ellas, al menos tres tenían amplia experiencia en su uso en tronaduras. Bordo: Se define como la distancia más corta al punto de alivio al momentoque un barreno detona. Espaciamiento: Se define comola distancia entre barrenos de una misma fila. Altura de banco: Es la distancia desde la pata del talud a la cresta del mismo. Sub-barrenación: Longitud de barreno perforada por debajo del nivel de arranca proyectado. Taco: Se refiere a la porción superior del barreno que normalmente se rellena con material inerte para confinar los gases de la explosión. Diámetro de barrenación: Es el diámetro de la broca con la que se está trabajando.
INICIADORES: Se le denominan explosivos iniciadores a aquellas sustancias comparativamente insensibles o compuestos que detonan por si mismo bajo el efecto de un mínimo impulso mecánico moderado o del calor con una fuerza suficiente para hacer explotar cargas compuestas por explosivos altos.
Compuestos de iniciadores explosivos: Triyoduro de amoniaco. Fulminato de mercurio. Fulminato de plata. Nitroglicerina. Acido de plata. Examinotrato de manitol. EMULSION: Es un explosivo en cartucho a prueba de agua diseñado para aplicaciones de primado y como columna explosiva de voladura en general la alta velocidad de detonación y la naturaleza robusta lo hacen de cebador ideal para iniciación de columnas de ANFO. BOOSTER: Es fácil de manejar y seguro e utilizar. Ningún residuo daña a estructuras y equipamiento cercano. Las ondas de choque de Belder Bouster están guiadas hacia un agujero lleno de agua. Generan ruidos bajos y muy poca vibración. No lanzan escamas. Puede ser transportado por vía aérea con munición de seguridad.
PLANTILLA TRESBOLILLO En este tipo de plantillas se distribuyen los barrenos adecuadamente logrando obtener una muy buena fragmentación del material bolado, esta se utiliza mayormente donde la roca es masiva y difícil de quebrar.
PLANTILLA RECTANGULAR En este tipo de plantillas los barrenos son realizados de manera rectangular alineados unos con otros, lo que provoca que queden espacios entre barrenos sin fracturar la roca.
Se cuenta con una plantilla de barrenacion 5X5. La altura de banco es de 7m la cual está dada con un ángulo respecto a la horizontal de 30°. Se cuenta con una mezcla de 20-80 de emulsión y ANFO respectivamente. Ρe = 1.3, ρANFO = 0.85, ρroca = 2.5. Calcular diámetro de barrenacion, taco, sub-barrenacion, carga de columna, tonelaje. A = 90° B = 30° C
=
60°
CALCULO DE “a”
a = 7/sen30° = 14m CALCULO DE “c”
DIAMETRO DE BARRENACION
c = b tan c
H = 36 D
c = 7 tan 60°
D = 7/36 = 7.65m
c = 12.12m
D = 7.5”
TACO
AREA = D 2 π/4 = (0.1905)2 π / 4
T = 0.7 B
AREA = 0.0285
T = 0.7 (5)
V. CILINDRO = (.0285) (12) = 0.342
T = 3.5m
Kg ANFO = (0.342) (850)
SUB-BARRENACION
Kg ANFO = 290.7 Kg
J = 0.3 B
TONELADAS TOTALES
J = 0.3 (5)
Tt = B x S x H x ρroc
J = 1.5m
Tt = 5 x 5 x 14 x 2.5
CARGA DE COLUMNA CC = HT-T CC = 15.5m – 3.5m = 12m
Tt = 875 ton
Problema 1: Se cuenta con una plantilla en tresbolillo de 200 barrenos la cual está conformada por 10 filas de 20 barrenos cada una. Se cuenta con 3 perforadoras de 6in de diámetro cada una, el desgaste de cada herramienta es el siguiente:
Datos: Brocas: 50m lineales. Barras de perforación de 8 ft: 80m lineales Martillo: 100m lineales. ρEXP= 0.85 ρRx =
2.4
La fila 1 cuenta con B La fila 10 es talud final cargar igual que fila 1 Sera una voladura contralada donde B=T Altura de banco 6m
Calcular todos los parámetros necesarios para obtener el total de ANFO a utilizar por barreno y por toda la plantilla. Calcular el tonelaje por barreno y el tonelaje total de la plantilla. y retardos de 25 y 33 de donde se Sugerir amarre con iniciador deben detonar la menor cantidad de barrenos al mismo tiempo. Dar tiempo total de voladura (tiempo de último barreno).
Cálculos
Calculo del bordo
* + * +
Calculo del espaciamiento
Calculo del Taco (voladura controlada)
Calculo de la sub-barrenación
Calculo de altura de banco
Calculo de altura total
Calculo de Carga de columna
Calculo de kg de explosivo
Volumen del Cc
Kg de ANFO por barreno
Kg de ANFO por fila Línea 1 y 10
Línea 2 a 9
Kg de ANFO total por plantilla
Tonelaje tumbado por barreno Línea 1 y 10
Línea 2-9
Tonelaje total tumbado por línea 1 y 10
Tonelaje total tumbado por línea 2 a 9
Tonelaje total por plantilla
Implementos de perforación utilizados para el desarrollo de la plantilla de barrenación. 1400 metros lineales barrenados
Broca Vida útil lineales
metros Metros barrenados
Perforadora 1 Perforadora 2
50
Perforadora 3
linéales Numero utilizadas
469
10
469
10
462
10
total de brocas utilizadas
30
de
Barras de 8 1/2 ft Vida útil metros Metros linéales Numero de barras Numero de linéales barrenados por barreno barras utilizadas Perforadora 1
469
3
Perforadora 80 2
469
3
Perforadora 3
462
3 total de utilizadas
18 18 18 barra
54
brocas
Martillos Vida util metros Metros linéales barrenados Perforadora 1 Perforadora 2
100
Perforadora 3
linéales Numero utilizadas
469
5
469
5
462
5
total de utilizados
Martillos
de
brocas
15
VIBRACION EN VOLADURAS Estos movimientos de propagación ondulatoria se dan a través de terrenos con una velocidad de propagación dada y que dependen de cada tipo de macizo, el cual se verá afectado por las tenciones dinámicas que la onda transporta.
TRAYECTORIA DE LAS ONDAS SISMICAS Se conocen tres trayectorias: -
Directa
-
Reflejada
-
Refractada
Todo movimiento de las partículas de una voladura son radiales, el desplazamiento se realiza en todos sus ejes. A esta excitación de partícula se le llama MOVIMIENTO DEL SUELO o VIBRACION DEL SUELO, esta excitación es medida por la longitud de onda que detecta el sismógrafo.
REGISTROS SISMOGRAFICOS -
Longitudinal Transversal Vertical
Se verán tres modos para calcular la vibración Método # 1 (Máxima velocidad de partícula permitida) Pies
In/seg
0-300
1.25
301-5000 >5000
1 0.75
Método # 2 (Distancia escalada) Ds = D/W1/2 Ds = Factor de distancia escalada D = Distancia a la estructura W = Peso de la carga por tiempo de retardo
V = K (Ds) m V = Velocidad pico de partícula K = Intersección con el eje Y m = Angulo (exponencial de signo negativo) La variable K y m son determinadas por graficas K = 20 a 1000 y m = -1.1 a -2.4
Método # 3 (Grafica de velocidad de partícula y Frecuencia) Requiere monitoreo, registros y técnicas de análisis que proporcionan información de la frecuencia y velocidad de la partícula.
¿Qué es una cuña? Son perforaciones donde es usual dejar uno o más barrenos descargados para proporcionar espacio abierto hacia el cual puedan romper los barrenos que si tienen explosivo. Se diseñan para romper y pulverizar la roca, rompiéndola en pequeños fragmentos que salen lanzados por la voladura para dejar una abertura más o menos cilíndrica. Las cuñas por lo general necesitan más barrenos por disparo y un factor de explosivo más elevado. Es muy importantes que los barrenos de la cuña se hagan exactamente paralelos, y a la distancia adecuada entre sí.
Fórmula para cálculo de B1 para el cuadro 1.
B1 = 1.5 DH Donde: B1 = Distancia del centro al primer cuadro de barrenos. DH = Diámetro del barreno vacío. Movimiento de partícula.
Un ejemplo simple del movimiento de partícula, es el movimiento de un pescador en un bote. Una lancha rápida que pasa genera una ola la cual pasa por debajo del pescador, causando que su bote oscile hacia arriba y hacia abajo. Este es el movimiento de la partícula. La rapidez a la cual oscila es la velocidad de la partícula. Frecuencia de vibración.
La frecuencia de vibración, que se expresa en ciclos por segundo (hertzios, Hz), afecta a la extensión con que se transmiten las vibraciones al cuerpo. Las diferencias en las frecuencias de vibración en voladuras se deben al tamaño de las voladuras, a la distancia y a las propiedades de la roca que son características de cada operación. La distancia es probablemente el factor más importante ya que la vibración de baja frecuencia aparecerá en cualquier registro de voladura, si la distancia es lo suficientemente grande. La vibración de alta frecuencia se atenúa rápidamente ya que requiere de mucha más energía que la vibración de baja frecuencia.
Respuesta humana a vibraciones.
Velocidad máxima de partícula permisible. La U.S. Bureau of Mines (Negociado de Minas de los EE. UU.) Establece una limitación de 0.79 pulg/s (20 mm/s) para la aparición de grietas visibles, aunque también establece límites dependientes de la frecuencia de movimiento como en el reporte USBM RI 8507 (Siskind et al., 1980). En dicho documento se plantea una curva límite que depende de la frecuencia de movimiento.
Clasificación geomecanica de bienawiski o RMR La clasificación geomecánica RMR, también conocida como clasificación geomecánica de Bieniawski, fue presentada por el Ingeniero Bieniawski en 1973 y modificada sucesivamente en 1976, 1979, 1984 y 1989. Permite hacer una clasificación de las rocas 'in situ' y estimar el tiempo de mantenimiento y longitud de un vano. Se utiliza usualmente en la construcción de túneles, de taludes y de cimentaciones. Consta de un índice de calidad RMR (Rock Mass Ratting), independiente de la estructura, y de un factor de corrección.
PROBLEMAS HIDRAULICOS EN PLANTILLAS DE BARRENACION
1
2
3
4
5
6
1.- Es un barreno que se encuentra seco, se considera normal en este se realiza un cebado, cargado y posteriormente se taquea. 2.- Es un barreno que se encuentra húmedo, en este caso se agrega un poco de detritus para polvear las paredes del barreno y posteriormente cebar, cargar y taquear. 3.- Este barreno contiene medio metro de agua, se recomienda poner manga de plástico y posteriormente cebar, cargar y taquear. 4.- Este barreno contiene de 0.5m de agua a 3 m de agua, en este caso se bombea el agua y se coloca manga de plástico para posteriormente cebar, cargar y taquear. 5.- Este barreno contiene más de 3 m de agua sin recuperación de la misma, en este caso se recomienda bombear y utilizar manga de plástico posteriormente cebar, cargar y taquear.
6.- Barreno con más de 3 m de agua con recuperación de la misma, se recomienda bombear y cargar solamente con alto explosivo si es que lo permita la cantidad de agua que llega al barreno.
FACTOR DE CARGA Es la cantidad expresada en Kg de explosivo por tonelada de material volado.
F.C =
Ejemplo: B = 5m S = 5m
= 2.6 gr/cm
3
Hb = 7m Ton B = B x S x
x Hb
Ton B = 5 x 5 x 2.6 x 7 Ton B = 455 Ton 40 Kg de ANFO + 1 Kg de emulsion = 41 Kg de explosive
F.C =
= 0.090
DEFINIR LOS SIGUIENTES TERMINOS:
PERFORACION DE PRODUCCIÓN Una perforación de producción corresponde a la que se ejecuta para cumplir los programas de producción que están previamente establecidos. PERFORACION MECANICA Actualmente, en trabajos de minería tanto a cielo abierto como en minería subterránea y en obras civiles, la perforación se realiza utilizando energía mecánica. Los principales componentes de un sistema de perforación de este tipo son: a) Perforadora, fuente de energía mecánica. b) Varillaje, medio de transmisión de dicha energía. c) Broca o bit, herramienta útil que ejerce energía sobre la roca. d) Barrido, efectúa la limpieza y evacuación del detrito producido. METODO PERFORACIÓN ROTOPERCUTIVA Son muy utilizados en labores subterráneas y trabajos menores en minería a cielo abierto (precorte), tanto si el martillo se sitúa en la cabeza como en el fondo de la perforación. En este método tiene lugar la acción combinada de percusión, rotación, barrido y empuje. METODO PERFORACIÓN ROTATIVA Se subdividen en dos grupos, según si la penetración en la roca se realiza por trituración (triconos) o por corte (brocas especiales). El primer sistema se aplica en rocas de dureza media a alta y el segundo en rocas blandas. En este tipo de perforación no existe la percusión. MARTILLO DE PERCUSIÓN EN CABEZAL En estas perforadoras dos de las acciones básicas rotación y percusión se producen fuera del barreno trasmitiéndose a través de una espiga y del varillaje hasta la boca de perforación. MARTILLO DE PERCUSIÓN EN FONDO La percusión se realiza directamente sobre la boca de perforación, mientras que la rotación se efectúa en el exterior del barreno. RESISTENCIA DE LA ROCA La resistencia es el esfuerzo que soporta una roca para determinadas deformaciones.
DUREZA DE LA ROCA La dureza es la resistencia de los materiales para resistir la penetración de otro cuerpo. Para el caso de minerales, la dureza se ha considerado clásicamente como la resistencia que presenta un mineral a ser rayado por otro mineral o material. ABRASIVIDAD DE LA ROCA Es la capacidad de las rocas para desgastar la superficie de contacto de otro cuerpo, en el proceso de rozamiento durante el movimiento. La abrasividad de las rocas tiene un rol de fundamental importancia en el comportamiento de cualquier máquina de excavación mecánica, ya que la velocidad a la que se reemplaza o repara la herramienta de corte y el tiempo de inactividad de la máquina influyen en los costos totales. PLASTICIDAD DE LA ROCA La roca plástica al momento de comprimirla lo que hará será formar pliegues, por su alta maleabilidad, y presentara un bajo índice de fracturamiento. VELOCIDAD DE PERFORACIÓN Este término es usado para determinar el rendimiento de las perforadoras y se mide mediante los metros perforados durante un tiempo determinado, es decir metros por horas o metros por minutos. El que determina las velocidades máximas de perforación es la broca o tricono que estemos usando, esta es nuestra limitante es por eso que debemos escoger adecuadamente la broca para el tipo de terreno en el vamos a trabajar. BROCA TRICONICA Son una herramienta de perforación importante para pozos petroleros. La calidad de la broca de tres conos puede influenciar directamente en la calidad, eficiencia y costo de la operación. Funciones características de la broca triconica: 1. Es ampliamente usada en varios tipos de formaciones rocosas. 2. Usa engranajes aleados resistentes para aumentar la habilidad de protección contra descargas. Los engranajes especialmente diseñados pueden asegurar la habilidad de corte y velocidad. PLANTILLA DE PERFORACION Es la distribución de los barrenos en la geometría del banco a explotar. Es de suma importancia ya que dependiendo de un buen diseño se obtendrá un tamaño óptimo de fragmentación, reducción de roca en vuelo y menor vibración en el terreno por efecto de la onda de choque producto de la voladura.
INFLUENCIA DEL BARRENO Es el área sobre la cual el explosivo dentro de un barreno genera la mayor cantidad de fragmentación que puede lograr, y se calcula: A I=EB TONELADAS TUMBADAS POR BARRENO Son las toneladas de roca fracturada por el explosivo dentro del barreno y se calcula de la siguiente manera: T T= B*S*H*ρrx. VARIABLES DE DISEÑO Bordo: Se define como la distancia más corta al punto de alivio al momento que un barreno detona. Espaciamiento: Se define como la distancia entre barrenos de una misma fila. Altura de banco: Es la distancia desde la pata del talud a la cresta del mismo. Sub-barrenación: Longitud de barreno perforada por debajo del nivel de arranca proyectado. Taco: Se refiere a la porción superior del barreno que normalmente se rellena con material inerte para confinar los gases de la explosión. Diámetro de barrenación: Es el diámetro de la broca con la que se está trabajando.
Parámetros para el dise ño de una voladura
El diseño de una voladura debe abarcar los conceptos fundamentales de un diseño de una voladura ideal, los cuales modificados cuando es necesario para compensar las necesidades geológicas específicas del lugar. Un plan de voladura debe diseñarse y revisarse paso a paso, en esta unidad se expondrán un procedimiento paso a paso para el análisis de un plan de voladura.
Variables de Diseño Geométricas Diámetro Longitud de carga Bordo Espaciamiento Sobrebarrenacción Químico Físicas (Explosivo)
Tipo Sistema de cebado Potencia Tiempo
De retardo Secuencia
Diámetro
Diámetro de Barreno depende de:
Características del macizo rocoso Grado de fragmentación requerido Altura de banco Configuración de cargas Economía del proceso perforación voladura Dimensiones del equipo de carga
Bordo El bordo depende de:
Distancia más corta a la cara libre Varía desde 25 a 40 D Muy grande: más vibración y mala rotura Muy pequeño: proyecciones
Espaciamiento Espaciamiento
Se calcula en función del bordo, del tiempo de retardo y de la secuencia de encendido Muy pequeños: exceso trituración, bloques grandes y problemas de patas Muy grandes: frente irregular y patas
Altura de Banco Altura de Banco viene impuesta por:
Alcance de maquinaria de cargado Dilución del mineral La relación optima es H≈3b
Sobreperforación Sobreperforación:
Excesiva: aumento costes y vibración excesiva, rotura de cabeza de banco inferior Puede ser = 0.3B
Retacado El tipo y material Más eficaz cuando tamaño 1/25D Clastos angulosos Longitud de retacado
Entre 25 y 60D o 0.7B
Esquemas de Barrenación Pueden ser cuadrados, rectangulares o en tresbolillo, el mejor es en tresbolillo con S = 1.15B. En rocas blandas los rectangulares funcionan
Área de influencia Es el área sobre la cual el explosivo dentro de un barreno genera la mayor cantidad de fragmentación que puede lograr, y se calcula: A I=EB
Toneladas tumbadas por barreno Son las toneladas de roca fracturada por el explosivo dentro del barreno y se calcula de la siguiente manera: T T= B*S*H*ρrx. Problema 1: calcular el bordo y el espaciamiento de una plantilla de barrenación en roca dioritica, se cuenta con emulsión de 3 * 8 in y ANFO como agente explosivo.
Diámetro de barrenación 5 in. Bordo
Espaciamiento
Problema 2: Calcular el bordo, el espaciamiento, taco, subbarrenación, carga de columna y toneladas por barreno. Datos:
De=6in
ρrx= 3gr/cm3
ρANFO= 0.80gr/cm3
ρemulsión= 1gr/cm3 Mezcla de emulsión 70 – 30
Bordo
[( )] [( )] Espaciamiento
Altura de banco
Sub-barrenación
Taco
Altura total
Carga de columna
Toneladas Tumbadas
Problema 3: Se tiene un diámetro de barrenación de 5 in, con una altura de banco de 6m, densidad de la roca es 3
.
Bordo
[( )] [( )] Espaciamiento
Subbarenación
Taco
Altura total
Carga de columna
Toneladas Tumbadas
Siempre y nunca en el manejo de explosivos Nunca en el almacenamiento. Permita ingresar personal al polvorín con cerillas, cualquier fuente de ignición o teléfonos celulares. Trate de hacer reparaciones en el polvorín con material explosivo en su interior. Permita almacenar combustibles cerca del polvorín. Almacene fulminantes ni detonadores junto a material explosivo. Cambie las condiciones de temperatura de almacenamiento del material explosivo (tenga en cuenta la ficha de seguridad del producto a almacenar). Siempre en el almacenamiento
Guarde los explosivos y accesorios en el polvorín. Mantenga el polvorín limpio, seco, ordenado y bien ventilado Mantenga por lo menos 30 metros de distancia mínima entre vehículos cargados de explosivos. Cumpla las leyes y regulaciones de transporte de materiales explosivos. ntc 1692 Cargue y descargue los vehículos que contienen explosivos con mucho cuidado. Nunca en la manipulación
Maneje materiales explosivos durante una tormenta eléctrica. Use materiales explosivos si no conoce las normas de seguridad y uso, consulte al supervisor calificado. Trate de extinguir incendio nitrato de amonio incendios donde estén involucrados materiales explosivos. desaloje a todo el personal del área y ubíquelo en un lugar seguro. Utilice instrumentos metálicos para abrir los empaques de material explosivo. Saque material explosivo de su empaque si no se va a usar.introduzca explosivos en sus bolsillos. Mezcle explosivos diferentes en un mismo empaque. Siempre en la Manipulación
Mantenga alejado los explosivos de niños, personal no autorizado y animales. Cierre los empaques de explosivos parcialmente usados. Almacene explosivos en su empaque original. Use los explosivos permitidos por la ley.
