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E.T.S. D INGENIEROS D MINAS DE MADR
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PERFORACIÓN Y VOLADU
DE ROCAS EN MINERÍA
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Copyright © 2013. Todos los derechos reservados reservados Juan Herrera Herbert
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Jorge Castilla Gómez
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ADVERTENCIA
El presente documento ha sido preparado con una finalidad exclusivamente exclusivamente divulg docente. Las referencias a productos, marcas, fabricantes y estándares que pued aparecer en en el texto, se enmarcan en esa esa finalidad y no tienen ningún propósito com
Todas las ideas que aquí se desarrollan tienen un carácter general y formativo y el á de utilización se circunscribe exclusivame exclusivamente nte a la formación de los estudiantes estudiantes de l La respuesta ante un caso particular requerirá siempre de un análisis específico para dictaminar la idoneidad de la solución, los riesgos afrontados en cada caso, adem incidencias en los costes de explotación. Consulte siempre a su distribuidor y fabrica confianza.
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Índice de la obra
1. INTRODUCCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. SISTEMAS DE PERFORACIÓN A PERCUSIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1. POTENCIA DE PERCUSIÓN ........................................................................................... 2.2. PERFORACIÓN NEUMÁTICA ......................................................................................... 2.2.1. PERFORADORAS CON MARTILLO EN CABEZA ....................................................... 2.2.2. PERFORADORAS CON MARTILLO EN FONDO ........................................................ 2.2.3. PERFORACIÓN DE RECUBRIMIENTOS. SISTEMA ODEX O DEX .............................. ........... 2.2.4. COMPRESORES ................................................................................................... 2.3. PERFORACIÓN HIDRÁULICA ........................................................................................
3. SISTEMAS DE PERFORACION A ROTACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1. PERFORACIÓN POR CORTE ......................................................................................... 3.2. PERFORACIÓN ROTATIVA R OTATIVA CON TRICONO .............................. ........................... ............ 3.2.1. TRICONOS ......................................................................................................... 3.2.2. PARÁMETROS DE PERFORACIÓN PE RFORACIÓN .............................. .......................... ................. 3.3. PERFORACIÓN CON CORONA DE DIAMANTE ................................................................ 3.3.1. CORONAS .......................................................................................................... 3.3.2. PARÁMETROS DE PERFORACIÓN PE RFORACIÓN .............................. .......................... .................
4. CAMPO DE APLICACION DE LOS DISTINTOS SISTEMAS DE PERFORACION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1. 4.2. 4.3. 4.4.
ROTACIÓN POR CORTE Ó CON TRICONO ..................................................................... ROTACIÓN CON CORONA PARA EXTRACCIÓN DE TESTIGO ........................................... PERCUSIÓN ................................................................................................................ CONSIDERACIONES FINALES .......................................................................................
5. TECNICAS DE EVACUACION DEL DETRITUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. TECNICAS DE TESTIFICACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1. TESTIFICACIÓN CONTINUA ......................................................................................... 6.2. NORMALIZACIÓN ........................................................................................................ 6.2.1. NORMA EUROPEA (MÉTRICA) ............................................................................. Sign up to vote on this title 6.2.2. NORMA AMERICANA ........................................................................................... Useful Not useful 6.3. TESTIFICACIÓN POR CAPTACIÓN DEL DETRITUS .........................................................
7. SELECCION DEL EQUIPO DE PERFORACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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9.3.2. ENSAYOS DE CAMPO ............................. .......................... ........................... ........ 9.4. DENSIDAD .................................................................................................................. 9.5. DIÁMETRO CRÍTICO .................................................................................................... 9.6. MASA CRÍTICA ............................................................................................................ 9.7. RESISTENCIA AL AGUA ................................................................................................ 9.8. CALIDAD DE LOS HUMOS ............................................................................................ 9.9. TOXICIDAD ................................................................................................................ 9.10. SENSIBILIDAD ............................................................................................................ 9.10.1. SENSIBILIDAD AL DETONADOR .......................................................................... 9.10.2. SENSIBILIDAD A LA ONDA EXPLOSIVA ................................................................ 9.10.3. SENSIBILIDAD AL CHOQUE Y AL ROZAMIENTO .................................................... 9.11. ESTABILIDAD QUÍMICA ............................................................................................... 9.12. CALOR DE EXPLOSIÓN ................................................................................................ 9.13. BALANCE DE OXÍGENO ................................................................................................ 9.14. ENSAYOS ESPECÍFICOS DE LOS EXPLOSIVOS DE SEGURIDAD ....................................... 9.14.1. MORTERO LARGO ............................................................................................... 9.14.2. MORTERO CORTO CON O SIN PLACA .................................................................. 9.14.3. CARGAS SUSPENDIDAS ....................................................................................... 9.14.4. MORTERO DE ESQUINA ............................. ........................... .......................... 9.14.5. CLASIFICACIÓN DE LOS EXPLOSIVOS DE SEGURIDAD .........................................
10. SUSTANCIAS SUSTANCIAS EXPLOSIVAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1. 10.2. 10.3. 10.4.
SUSTANCIAS EXPLOSIVAS ........................................................................................... SUSTANCIAS EXPLOSIVAS UTILIZADAS UTI LIZADAS COMO INICIADORES INICIADORE S ............................. ........... SUSTANCIAS EXPLOSIVAS SECUNDARIAS .................................................................... SUSTANCIAS NO EXPLOSIVAS SUSCEPTIBLES DE DETONAR ..........................................
11. EXPLOSIVOS INDUSTRIALES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .
11.1. DINAMITA .................................................................................................................. 11.1.1. DINAMITA PULVERULENTA ................................................................................. 11.1.2. DINAMITA GELATINOSA ..................................................................................... 11.2. ANFO ........................... .......................... ........................... .......................... ............... 11.3. HIDROGELES .............................................................................................................. 11.4. EMULSIONES .............................................................................................................. 11.5. EXPLOSIVOS PARA LA MINERÍA DE CARBÓN. EXPLOSIVOS DE SEGURIDAD ................... 11.6. PÓLVORA NEGRA .......................................................................................................
12. ACCESORIOS 12. ACCESORIOS DE VOLADURA VOLA DURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .
12.1. SISTEMAS DE INICIACIÓN .......................................................................................... Sign up to vote on this title 12.1.1. DETONADORES ORDINARIOS ............................................................................. Useful Not useful 12.1.2. DETONADORES ELÉCTRICOS .............................................................................. 12.1.3. DETONADORES NO ELÉCTRICOS......................................................................... 12.1.4. DETONADORES ELECTRÓNICOS..........................................................................
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14. CONCEPTOS BÁSICOS EN EL DISEÑO DE VOLADURAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 14.2. PARÁMETROS DE LAS VOLADURAS VOLADU RAS EN BANCO ............................ .......................... ....... 14.3. FACTORES QUE AFECTAN AL DISEÑO DE VOLADURAS .................................................. 14.3.1. FACTORES QUE AFECTAN AL RENDIMIENTO DE LA VOLADURA ............................ 14.3.2. FACTORES GEOMÉTRICOS .................................................................................. 14.3.3. FACTORES INHERENTES A LA ROCA .................................................................... 14.3.4. FACTORES INHERENTES AL EXPLOSIVO .............................................................. 14.4. VOLADURAS EN BANCO ............................ .......................... ........................... ............. 14.4.1. INFLUENCIA DEL ÁNGULO DE PERFORACIÓN EN LA VOLADURA ........................... 14.4.2. FÓRMULAS DE CÁLCULO DE ESQUEMAS DE VOLADURA EN BANCO ....................... 14.4.3. CÁLCULO DE LA CARGA DE EXPLOSIVO POR BARRENO ........................................ 14.4.4. SECUENCIA DE ENCENDIDO ............................................................................... 14.4.5. TIEMPO DE RETARDO ENTRE BARRENOS DE LA MISMA FILA ............................... 14.4.6. TIEMPO DE RETARDO ENTRE FILAS .................................................................... 14.5. VOLADURAS DE CONTORNO .................................... ............................ ....................... 14.6. APLICACIÓN DE LAS VOLADURAS VOLADUR AS DE CONTORNO ........................... ........................... 14.7. VOLADURAS EN ZANJA ............................. .......................... ........................... ............. 14.8. VOLADURAS EN CRÁTER ........................... .......................... ........................... ............. 14.9. VOLADURAS DE INTERIOR ............................. .......................... ........................... ........ 14.9.1. ESQUEMA DE TIRO CON CUELE DE BARRENOS INCLINADOS ................................ 14.9.2. ESQUEMA DE TIRO CON CUELE DE BARRENOS PARALELOS ................................. 14.9.3. SECUENCIA DE ENCENDIDO ............................................................................... 14.9.4. GRÁFICOS DE CÁLCULO ..................................................................................... 14.9.5. SISTEMAS DE CARGA DE EXPLOSIVOS ENCARTUCHADOS EN VOLADURAS DE ...... INTERIOR ......................................................................................................... 14.9.6. SISTEMAS DE CARA DE EXPLOSIVOS A GRANEL EN VOLADURAS DE INTERIOR ..... 14.9.7. SISTEMAS DE CARGA DE ANFO ........................................................................... 14.9.8. SISTEMAS DE CARGA DE EXPLOSIVO BOMBEABLE B OMBEABLE........................... .................... 14.9.9. VENTAJAS DE LA CARGA DE EXPLOSIVO EXP LOSIVO A GRANEL .............................. ............... 14.10. METODOLOGÍA Y HERRAMIENTAS PARA LA OPTIMIZACIÓN OPTIMIZACIÓN DE VOLADURAS A CIELO ABIERTO ............................... ........................... .......................... ........................... 14.10.1. HERRAMIENTAS A EMPLEAR PREVIAS A LA VOLADURA ........................................ 14.10.2. HERRAMIENTAS A EMPLEAR DURANTE LA VOLADURA ......................................... 14.10.3. HERRAMIENTAS A EMPLEAR DESPUÉS DE LA VOLADURA. ....................................
15. EFECTOS EFECTOS DE LAS VOLADURAS EN EL ENTORNO ENTORNO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15.1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... Sign up to vote on this title 15.1.1. MODIFICACIONES PERMANENTES ....................................................................... 15.1.2. MODIFICACIONES TRANSITORIAS ...................................................................... Useful Not useful 15.2. VIBRACIONES ............................ ........................... .......................... ........................... 15.2.1. ONDAS SÍSMICAS ..............................................................................................
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PROYECCIONES. ÁRBOL DE FALLOS .................................................................... ONDA AÉREA. ÁRBOL DE FALLOS ........................................................................
16. NORMAS DE SEGURIDAD EN EL MANEJO DE EXPLOSIVOS . . . . . . . . . . . . . . . 16.1. 16.2. 16.3. 16.4. 16.5. 16.6. 16.7. 16.8. 16.9. 16.10. 16.11. 16.12.
ALMACENAMIENTO DE EXPLOSIVOS EXPL OSIVOS ............................ .......................... ...................... TRANSPORTES INTERIORES ....................................................................................... PERFORACIÓN DE BARRENOS ..................................................................................... CARGA DE BARRENOS ................................................................................................ PREPARACIÓN DEL CARTUCHO CEBO .......................................................................... RETACADO ................................................................................................................. USO Y MANEJO DE DETONADORES ELÉCTRICOS .......................................................... LÍNEA DE TIRO ........................................................................................................... DISPARO DE LA VOLADURA ........................................................................................ EXPLOSORES Y OTROS INICIADORES .......................................................................... BARRENOS FALLIDOS ................................................................................................. COMPROBACIONES ....................................................................................................
17. SEGURIDAD EN LA DESTRUCCIÓN DE EXPLOSIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 17.2. MÉTODOS DE DESTRUCCIÓN DE EXPLOSIVOS ............................................................. 17.2.1. COMBUSTIÓN .................................................................................................... 17.2.2. DETONACIÓN .................................................................................................... 17.2.3. DISOLUCIÓN (PROCEDIMIENTO QUÍMICO) .......................................................... 17.3. VOLUMEN DE PRODUCTOS ........................... ........................... .......................... ......... 17.3.1. COMBUSTIÓN .................................................................................................... 17.3.2. DETONACIÓN .................................................................................................... 17.3.3. POR PROCEDIMIENTOS QUÍMICOS ..................................................................... 17.4. MÉTODOS DE TRABAJO .............................................................................................. 17.4.1. POR COMBUSTIÓN ............................................................................................. 17.4.2. POR DETONACIÓN ............................................................................................. 17.5. DISTANCIAS DE SEGURIDAD....................................................................................... 17.6. MEDIDAS PREVENTIVAS ............................................................................................. 17.6.1. ALMACENAMIENTO ............................... ........................... .......................... ........ 17.6.2. EQUIPOS DE PROTECCIÓN PERSONAL ................................................................. 17.7. FORMACIÓN ...............................................................................................................
18. REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sign up to vote on this title
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Perforación y voladura
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1.
INTRODUCCI
La perforación y voladura es una técnica aplicable a la extracción de ro terrenos competentes, donde los medios mecánicos no son aplicables de manera rentable. Así, partiendo de esta definición, este método es aplica cualquier método de explotación, bien en minería, bien en obra civil, dond necesario un movimiento de tierras.
La técnica de perforación y voladura se basa en la ejecución de perforaciones roca, donde posteriormente se colocarán explosivos que, mediante su deton transmiten la energía necesaria para la fragmentación del macizo roco explotar.
De esta forma, se tienen dos tecnologías claramente diferenciadas: la tecno de la perforación y la tecnología de diseño y ejecución de voladuras.
Las técnicas de perforación, además de la aplicación a la ejecució perforaciones para voladuras, se emplean para multitud de aplicaciones, puede ser la exploración, drenajes, sostenimiento, etc.
La perforación en roca ha ido evolucionando con el tiempo con la incorporac empleo de diferentes tecnologías, aunque muchas han ido cayendo en de bien por la eficiencia conseguida, o bien por otros condicionantes ext up to vote on thisytitle (económicos, medioambientales, etc.). Las másSignempleadas desarrollad basan en sistemas de perforación mecánicos, conocidos como sistema Useful Not useful perforación “a rotación” y “a percusión”. Son estos métodos, cuya eficac enmarca en energías específicas por debajo de los 1.000 J/cm 3, los que será
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SISTEMAS DE PERFORA PERFORACIÓN CIÓN PERCUSI
Esta denominación engloba todas aquellas formas de perforación en las q fragmentación de la roca se produce básicamente por impacto de un útil út il de fil o menos aguzado sobre la misma.
Los sistemas de percusión simple son todavía utilizados en algunos equipos de perforación de pozos de agua (perforadoras de cable), que básicam consisten en un trépano en forma de cuchilla con el filo inferior más o m aguzado y que, suspendido de un cable, se deja caer sobre el fondo del po éste fondo se retiran periódicamente los fragmentos producidos mediante u especial (cuchara) que los recoge junto con una cierta cantidad de agua q añade para facilitar la operación. Este sistema se encuentra en la actu totalmente obsoleto.
Los sistemas que se van a abordar en éste capítulo y que se utilizan actualm son rotopercusivos, en los que además de la percusión proporcionan al útil de un movimiento de rotación y una relativamente pequeña fuerza de empuje par transmisión de la energía más eficaz.
En estos sistemas la velocidad de perforación es proporcional a la potenc percusión (producto de la energía de impacto Sign poruplato vote frecuencia on this title de golpes cambio, la rotación y el empuje son meras acciones Useful auxiliares Not useful que, siem cuando se superen unos valores mínimos necesarios para es convenientemente los puntos de incidencia de los impactos y mantener el ú
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J. Bernaola Alonso - J. Castilla Gómez - J. Herrera Herbert
2.1.
POTENCIA DE PERCUSIÓN
Dado que la única forma técnicamente aceptable de valorar un martillo perfo es su potencia de percusión y su eficiencia, es conveniente describir y analiz aspectos que definen ésta potencia, las distintas formas que existen de med los parámetros de los que depende.
La figura 1 representa esquemáticamente el mecanismo de percusión d martillo. Este mecanismo consta de una pieza móvil (pistón) que se desplaz un movimiento de vaivén en el interior de una cámara (cilindro) por la acció un fluido a presión (aire ó aceite) ejerce sobre una determinada superficie (ár trabajo). La longitud de este desplazamiento que en general es una constan diseño se denomina carrera.
Figura 1: Potencia de percusión. Parámetros Sign up to vote on this title
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El cálculo de la energía de impacto “E” podría hacerse de dos formas:
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