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UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE CHILE.

rea de Ingeniera en Minas y Metalurgia

Ingeniera en Minas

OPTIMIZACIN DEL PROCESO DE

TRONADURA PARA RAJOS

Nombre de Autores: Enrique Gmez Gonzlez

Carla Leiva Faras

Jorge Rojas Salvo

Profesor Gua: Carlos Troncoso

Santiago, Chile 2015

Vivimos en una sociedad profundamente dependiente de la ciencia y la

tecnologa, y en la que nadie sabe nada de esos temas. Ello construye una

formula segura para el desastre .

-Carl Sagan -

tecnologa es la que soluciona los problemas, no la poltica

-Jacque Fresco -

RESUMEN

El presente documento est dirigido para rajos, enfocndose en los problemas

de las posibles deficiencias en la planificacin de tronaduras en una faena,

como lo son la obtencin de bolones, tiros no detonados, explosin excesiva,

entre otros. El propsito de esta investigacin es lograr una optimizacin de la

tronadura dando tambin una rpida organizacin de los datos requeridos, para

formulismos y teoras desarrolladas por KONYA (manual de tronadura, 1995)

calcula las principales variables que influyen en el diseo de una tronadura

exitosa.

La decisin de desarrollar esta herramienta surge para poder otorgar una ayuda

a los profesionales mineros y tambien para los estudiantes de Ingenieria en

minas de la Universidad tecnologica de Chile INACAP y asi puedan tener un

mejor entendimiento de como se llevan a cabo estos calculos y cuales son sus

fundamentos.

Si bien esta herramienta entrega los datos para realizar un diseo exitoso de

tronadura en la practica no siempre se obtendr una tronadura exitosa al primer

disparo es por esto que se deben entender cuales son los factores influyentes

dentro de una tronadura en un rajo y asi poder identificar como influyeron en

que la tronadura no fuera exitosa y realizar las mejoras pertinentes de diseo, la

flexibilidad que entrega BLAST DESING es que le permite al usuario mantener

el diseo de la tronadura en una constante mejoria sin dejar de lado la

geometria del banco la cual esta establecida por las dimensiones de los equipos

presentes en cada faena minera.

NDICE DE CONTENIDOS

CAPITULO I: INTRODUCCIN .......................................................................... 7

CAPITULO II: OBJETIVOS ................................................................................ 9

2.1. Objetivos Principales ............................................................................... 9

2.2. Objetivos Secundarios ............................................................................. 9

CAPITULO III: GENERALIDADES .................................................................. 10

3.1. Perforacin. ........................................................................................... 10

3.2. Tronadura .............................................................................................. 11

3.3. Explosivos .............................................................................................. 12

3.3.1. Sensibilidad .................................................................................... 12

3.3.2. Resistencia al agua ........................................................................ 12

3.3.3. Resistencia a la temperatura .......................................................... 13

3.3.4. Densidad ........................................................................................ 14

3.3.5. Velocidad de Detonacin ................................................................ 14

3.3.6. Presin de Detonacin ................................................................... 14

3.3.7. Potencia .......................................................................................... 15

3.3.8. Cohesividad .................................................................................... 15

3.3.9. Dinamitas ........................................................................................ 15

3.3.10. Emulsiones .................................................................................. 16

3.3.11. ANFO ............................................................................................ 16

3.3.12. Factor de Carga ............................................................................ 16

3.4. Propiedades del macizo rocoso ............................................................. 18

3.4.1. Litologa .......................................................................................... 18

3.4.2. Fracturas preexistentes .................................................................. 18

3.4.3. Tensiones de campo ...................................................................... 19

3.4.4. Presencia de agua .......................................................................... 20

3.4.5. Temperatura del macizo rocoso ..................................................... 21

3.4.6. Densidad de la roca ........................................................................ 21

3.4.7. Resistencia dinmica de la roca ..................................................... 22

3.4.8. Porosidad ....................................................................................... 22

3.4.9. Friccin interna ............................................................................... 23

3.4.10. Conductividad ............................................................................... 23

3.5. Variables de diseo de tronadura .......................................................... 23

3.5.1. Sobre perforacin: .......................................................................... 24

3.5.2. Burden: ........................................................................................... 25

3.5.3. Espaciamiento: ............................................................................... 25

3.5.4. Taco: ............................................................................................... 25

3.5.5. Razn de rigidez o esbeltez: .......................................................... 25

CAPITULO IV: MEDOTOLOGIA ...................................................................... 26

4.1. Formulas bsicas ................................................................................... 28

4.1.1. Burden ................................................................................................ 28

4.1.2. Taco ............................................................................................... 28

4.1.3. Sobre perforacin .......................................................................... 29

4.1.4. Espaciamiento ................................................................................ 29

4.1.5. Factor de carga............................................................................... 30

CAPITULO V: DESARROLLO DE BLAST DESING. ................................... 32

5.1. Ejemplos de aplicacin. ......................................................................... 36

5.1.1. Ejemplo n 1 ................................................................................... 36

5.1.2. Ejemplo n 2. .................................................................................. 38

5.1.3. Ejemplo n 3 ................................................................................... 40

CAPITULO VI: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................... 43

BIBLIOGRAFA ................................................................................................ 45

ANEXO: PROGRAMACIN DE LA MACROS ................................................ 46

7

CAPITULO I: INTRODUCCIN

Una de las discusiones ms recurrentes en la minera es la optimizacin de los

procesos productivos para la obtencin del mineral, esto quiere decir, que lo

que se busca es minimizar los costos de produccin sin disminuir la

alimentacin de la planta. Es por esto que hay factores dentro de esta que son

muy importantes, en estos se encuentran el tipo de mineral que est presente

en el yacimiento, el diseo de la malla de disparo, el tipo de explosivos que se

utiliza, la granulometra del material tronado, las dimensiones de los equipos de

carguo y transporte los cuales definen la geometra del rajo, etc. Todos estos

factores influyen en el proceso de extraccin del mineral y se vern reflejados

en el ahorro de energa. Dependiendo de esto se podr obtener un beneficio

econmico que en el largo plazo puede ser muy significativo.

El proceso de tronadura consta de perforar un talud, cargar el barreno con los

explosivos y posteriormente realizar el arranque del mineral mediante la

detonacin de los explosivos, luego de esto es necesario cargar y transportar el

mineral hacia la planta, donde un circuito de chancadores y molinos, si

corresponde se encargaran de conminuir el mineral mediante energa mecnica

y finalmente dependiendo del tipo de mineral se le realizara un proceso qumico

o fsico para lograr la obtencin de este con el mayor grado de pureza posible.

Para obtener un diseo de tronadura exitoso se decidi desarrollar una planilla

EXCEL la cual mediante programacin de las macros en VISUAL BASIC (VBA)

en donde mediante el ingreso de los datos requeridos como son las

caractersticas de la roca presente en el banco a tronar, el tipo de explosivo que

se utiliza en l, la fragmentacin de la roca, etc., se podr recomendar una

tronadura acorde a las caractersticas geolgicas que se encuentran en el

yacimiento.

8

Desde los aos 50 se han desarrollado diversas teoras sobre la optimizacin

del proceso de tronadura y de cmo es el comportamiento de las rocas bajo los

efectos de una explosin (Hnos. Lpez Jimeno). Es por esto que la

implementacin de esta planilla EXCEL podra ser una herramienta muy til

para mejorar de manera continua el diseo de tronadura ya que con los

avances futuros de la fase pueden aparecer nuevos factores que incidan en el

resultado de esta.

9

CAPITULO II: OBJETIVOS

2.1. Objetivos Principales

El objetivo principal de este proyecto es dar la mejor opcin de diseo de

tronadura para rajos. Esto se har implementando el uso de una planilla EXCEL

la cual ser programada mediante las macros de VISUAL BASIC (VBA) en

donde se le ingresarn el tipo de roca y explosivo, las caractersticas presentes

en el banco a tronar y mediante los clculos efectuados por esta se podr

concluir cual sera el diseo de tronadura ms adecuado para cada situacin

que se presente a futuro.

2.2. Objetivos Secundarios

Nuestro objetivo secundario es poder proporcionar a los alumnos de la

Universidad Tecnolgica de Chile Inacap esta herramienta para que aprendan

de forma sencilla y completa como calcular y disear una malla de disparo en

un rajo, y que tambin puedan desarrollar sus planillas Excel experto.

10

CAPITULO III: GENERALIDADES

Para la extraccin del mineral y su siguiente proceso llevado a cabo por el

carguo, transporte y tratamiento del mineral es necesario realizar primero 2

procesos importantes, como lo son la tronadura y perforacin.

3.1. Perforacin.

La perforacin es la primera etapa en la tronadura, la que consta de abrir el

macizo rocoso penetrando, principalmente en la minera y obras civiles con

mtodos mecnicos de percusin, rotacin o ambos como la roto percusin,

estas perforadoras pueden ser manuales, con la utilizacin de equipos ligeros,

usando aire comprimido (neumticos), ocupados en trabajos de pequea

envergadura, o mecanizados, en los cuales se ocupa maquinaria de perforacin

montada en orugas o ruedas dependiendo del terreno, que principalmente

utilizan perforadoras hidrulicas.

Imagen 1. Perforacin de barrenos en rajo

11

3.2. Tronadura

Es liberacin de energa producto de una reaccin qumica con explosivos, con

el fin de fragmentar el macizo rocoso para la posterior extraccin, traslado y

procesamiento del mineral en una faena, se denomina tronadura primaria a la

que se hace en el macizo original y se denomina secundaria o cachorreo a la

que es necesaria fracturar en fragmentos o colpas de gran tamao que fueron

dejados por la tronadura primaria.

Para poder recomendar una mejora en el proceso de tronadura primero es

necesario conocer que factores influyen en esta, como por ejemplo, las

propiedades de los explosivos y tipos de explosivos, criterios bsicos para la

seleccin de explosivos, las propiedades de las rocas y los macizos rocosos.

Imagen 2. Detonacin de los barrenos previamente cargado

12

3.3. Explosivos

Estos complementos son materiales que tienen reacciones qumicas muy

rpidas en las cuales liberan productos gaseosos y energa .Estos gases, en

condiciones de alta presin, liberan fuerzas sobre las paredes de la zona de

perforacin, lo cual provoca la fractura y el desplazamiento de la roca.

En la actualidad se puede apreciar una gran variedad de explosivos disponibles

para su distinto uso. Para seleccionar un explosivo para una determinada tarea

se deben tomar en cuenta las siguientes caractersticas:

3.3.1. Sensibilidad

La sensibilidad es una medida de habilidad del explosivo que tiene para

propagar la reaccin de cartucho en cartucho, asumiendo que el dimetro es

mayor que el dimetro critico; este corresponde al dimetro mnimo en el cual

un compuesto explosivo detonara de forma confiable. Se puede expresar como

la distancia mxima de separacin entre un cartucho cebado y uno que no lo

est, donde la transferencia de detonacin suceder.

3.3.2. Resistencia al agua

Esta caracterstica es la habilidad que cuenta un explosivo para no sufrir ningn

deterioro en su desempeo al estar en contacto con agua.

De acuerdo algunos fabricantes de explosivos describen la resistencia al agua

de acuerdo a una terminologa tal como excelente, buena, regular o mala (tabla

n1). En el caso del explosivo se encuentre en contacto con agua en un periodo

considerable, es preciso seleccionar un explosivo con termino bueno.

Aquellos explosivos que tengan mala resistencia al agua no deben usarse en

barreos hmedos.

13

Tabla 1. Resistencia de los explosivos al contacto con el agua

Tipo Resistencia

Dinamita Granulada Mala a buena

Dinamita Gelatina Buena o Excelente

Emulsin encartuchada Muy Buena

Emulsin a Granel Muy Buena

ANFO Vaciado Mala

ANFO Encartuchado Muy Buena

ANFO Pesado Mala o Muy Buena

En general, el valor de un producto est relacionado con la resistencia del agua,

entre ms resistencia que tenga un explosivo mayor ser su precio.

3.3.3. Resistencia a la temperatura

Las temperaturas extremas de almacenamiento pueden afectar el rendimiento

de los productos explosivos. En presencia de altas temperaturas extremas de

almacenamiento, arriba de 322 C (grados Celsius), muchos compuestos se

descomponen de forma lenta o cambian sus propiedades y su vida til

disminuye.

Las caractersticas que permiten que el procedimiento se lleve a su fin de la

forma esperada como:

En el proceso de seleccin del explosivo, las condiciones ambientales pueden

descartar el uso de ciertos tipos de explosivos en un proyecto, Luego de tomar

en cuenta esto se debe considerar las caractersticas de desempeo. A

continuacin se presentaran algunas de estas caractersticas:

14

3.3.4. Densidad

Esta caracterstica es importante ya que los explosivos se compran, almacenan

y utilizan sobre la base de su peso. Esta determina el peso del explosivo que

puede cargarse dentro de un dimetro especfico de barreno. En la tabla n2 se

mostrara la densidad de algunos explosivos.

La densidad de un explosivo se utiliza como herramienta para calcular la

potencia y los parmetros de diseo entre explosivos de distintos fabricantes y

diferentes familias genricas. Como termino general se puede decir que a

mayor densidad habr mayor energa del producto.

3.3.5. Velocidad de Detonacin

Es la velocidad a la cual la reaccin se mueve a lo largo de la columna de

explosivo. Se puede utilizar como herramienta para definir la eficiencia de una

reaccin explosiva en el uso prctico. Tiene un rango que va desde 1.524 a

7.620 m/s en los productos explosivos comerciales.

3.3.6. Presin de Detonacin

Esta se obtiene de manera casi instantnea como resultado del movimiento de

la onda de choque a travs del explosivo. La presin de detonacin est

relacionada con la densidad del explosivo y la velocidad de la reaccin.

15

3.3.7. Potencia

La potencia se refiere al contenido de energa de un explosivo que a su vez es

la medida de la fuerza que puede desarrollar y su habilidad para hacer su

trabajo.

3.3.8. Cohesividad

Es la habilidad de un explosivo para mantener su forma original, existen

ocasiones en que el explosivo debe mantener su forma original y otras en que

debe fluir libremente.

En conjunto la seleccin del tipo de explosivo, es de suma importancia conocer

las propiedades fsicas y qumicas de los explosivos para poder lograr una

buena eleccin para las operaciones mineras

A continuacin se presentara la categora de explosivos ms utilizados en la

minera:

3.3.9. Dinamitas

La nitroglicerina fue el primer alto explosivo utilizado en tronaduras comerciales.

En Suecia en Alfredo Nobel encontr que si este lquido tan peligroso se

mezclaba con un material inerte, el producto resultante era seguro manejar y

era mucho menos sensitivo al choque, la friccin y al calor, y a esto le llamo

dinamita.

La dinamita cuenta con un densidad de 1,6 y una velocidad de detonacin

aproximadamente a 7.600 m/s. la nitroglicerina es muy sensible al choque.

Dentro de la familia de dinamitas existen 2 tipo; la dinamita granulada la cual es

16

un compuesto que utiliza la nitroglicerina como base explosiva y la dinamita

gelatina que es una mezcla de nitroglicerina y nitrocelulosa que produce un

compuesto resistente al agua de aspecto ahulado.

3.3.10. Emulsiones

Es una mezcla de amonio u otros nitratos, un sensibilizador, un combustible que

puede ser hidrocarburo o hidrocarburos y aluminio, en algunos casos se usan

sensibilizadores explosivos, como el TNT o la nitrocelulosa, adems cantidades

variables de agua.

Las emulsiones, en general, contienen grandes cantidades de nitrato de amonio

y se hacen resistentes al agua a base del uso de goma ceras, agentes de

acoplamiento o emulsificaciones. Existe gran variedad de suspensiones y todas

mostraran diferentes caractersticas en el campo.

3.3.11. ANFO

El termino ANFO se ha convertido en el sinnimo de los agentes explosivos en

secos, lo cual se refiere a que todo aquel material en el cual no se utiliza agua

en su formacin. Estn compuestos de disel mezclado con perlas porosas de

nitrato de amonio.

3.3.12. Factor de Carga

Mediante este trmino se describe la cantidad de explosivo usado para romper

un volumen o peso unitario de roca. El factor de carga se indica mediante

unidades de kg/m3 o kg/ton. Otros usuarios prefieren usar un trmino inverso

del factor de carga, para describir el peso de roca quebrada por unidad de peso

de explosivo (ton/kg)

17

Tabla 2 Propiedades de los explosivos.

18

3.4. Propiedades del macizo rocoso

El macizo rocoso presenta diferentes propiedades fsicas, las cuales provienen

de su origen y los procesos geolgicos a los que han sido sometidos.

3.4.1. Litologa

La litologa es la parte de la geologa que estudia a las rocas, especialmente de

su tamao de grano, del tamao de las partculas y de sus caractersticas

fsicas y qumicas. Incluye tambin su composicin, su textura, tipo de

transporte as como su composicin mineralgica, distribucin espacial y

material cementante.

La tronadura en zonas donde se ha producido un cambio litolgico de forma

brusco, ya sea estril y mineral y por consiguiente una variacin en las

propiedades de resistencia de las rocas, se est obligado a replantearse el

diseo, existen dos opciones:

Realizar esquemas iguales para los dos tipos de roca y variacin de las

cargas unitarias.

Realizar esquemas distintos pero con igual carga de barreno.

3.4.2. Fracturas preexistentes

Todas las rocas presentan algn tipo de microfisura, discontinuidad y

macrofisuras, las cuales tienen influencia directa en las propiedades fsicas y

mecnicas que la roca presenta y como consecuencia de esto se refleja en los

resultados que se obtendr de la tronadura.

19

Las superficies de discontinuidades pueden presentarse de diferentes tipos ya

sea planos de estratificacin, planos de laminacin y foliacin primaria, planos

esquistosidad y pizarrosidad, fracturas y juntas. Dichas discontinuidades

pueden ser abiertas, cerradas o rellenas, por esto presentan distintos grados de

transmisin de la energa del explosivo.

En la tabla n 3 se puede apreciar cmo se presentan las fracturas de acuerdo

a la absorcin de la energa de onda.

3.4.3. Tensiones de campo

Cuando actan las tensiones de campo, tectnicas y/o gravitacionales, el

esquema de fracturas producido alrededor de los barrenos puede estar

influenciado por la concentracin no uniforme de tensiones alrededor del

mismo.

En las rocas masivas homogneas las grietas que comienzan a extenderse

radialmente desde los barrenos tienden a continuar la direccin de las tensiones

principales.

Si en los planos de pre corte de las excavaciones proyectadas ejercen

tensiones normales al mismo, los resultados que se obtengan no sern

satisfactorios, a menos que se disminuya el espaciamiento entre cada barreno

de manera considerable o se desarrolle de forma previa una excavacin piloto

prxima la cual debe servir para la relajacin del macizo para liberar dichas

tensiones y se reemplaza el pre corte de la tronadura de recorte.

20

Tabla 3. Absorcin de energa de onda de tensin en las fracturas

ABSORCION DE

LA ENERGIA DE

LA ONDA DE

TENSION EN LAS

FRACTURAS

ABERTURA DE

LAS FRACTURAS

(mm)

NATURALEZA DE LAS

FRACTURAS

1. PEQUEA

(80%)

(A) 0.1-1

-

(B) 1

(A) Fracturas rellenas con

material suelto y poroso.

(B) Fracturas abiertas rellenas

con material suelto poroso, aire y

agua

3.4.4. Presencia de agua

Las rocas porosas y macizos rocosos muy fracturas cuando se encuentran

repletos de agua muestran generalmente ciertos problemas, entre ellos los

siguientes:

Presentan complicaciones con la perforacin inclinada

Es necesarios escoger explosivos no alterables debido al agua

Provoca la prdida de barrenos por hundimiento interno

21

3.4.5. Temperatura del macizo rocoso

Los yacimientos que cuentan con presencia de pirita tienden a presentar

problemas de altas temperaturas de la roca por efecto de la oxidacin lenta de

dicho mineral, provocando que los agentes explosivos del tipo ANFO

reaccionen exotrmicamente con la pirita encendindose a partir de una

temperatura de 120C.

De acuerdo a las ltimas investigaciones apuntan a una primera reaccin entre

el Anfo y el sulfato ferroso hidratado, y ms entre este ltimo y el nitrato

amnico, comenzando una reaccin exotrmica que se auto mantiene a partir

de los 80C.

La sensibilidad de los explosivos de tipo hidrogel depende tambin de la

temperatura de la roca con la que est en contacto, por ello, es necesario

prestar atencin a este fenmeno.

3.4.6. Densidad de la roca

La densidad de la roca es una propiedad fundamental de los materiales, la cual

es la relacin entre la masa de un mineral y el volumen que ocupa, suele ser

expresada en g/cm3.

Las rocas que presentan baja densidad tienden a deformarse y romperse con

facilidad, necesitando un factor de energa de bajo nivel, en cambio las rocas

densas requieren un nivel de energa mayor para obtener una fragmentacin

satisfactoria, as tambin un buen desplazamiento y esponjamiento, como

22

3.4.7. Resistencia dinmica de la roca

Las resistencias estticas a comprensin y a traccin se utilizaron en un

principio como un parmetro definitorio de la aptitud de la roca en tronadura.

El tratamiento racional de los problemas obliga a tomar en cuenta la resistencia

dinmica, debido que estas aumentan con el ndice de carga llegando alcanzar

valores entre 5 y 13 veces superiores a las estticas.

Cuando la intensidad de la onda de choque sobrepasa a la resistencia dinmica

a la compresin se provoca una trituracin de la roca adyacente a las paredes

del barreno por colapso de la estructura intercristalina, pero esto aporta muy

poco a la fragmentacin logrando una considerada disminucin de energa de

tensin.

3.4.8. Porosidad

La porosidad es una medida de la capacidad de almacenamiento de fluidos que

posee una roca y se define como la fraccin del volumen total de una roca que

corresponde a espacios que pueden almacenar fluidos.

Existen dos tipos de porosidad:

Intergranular o de formacin: se considera uniforme debido a la

distribucin que tiene en el macizo rocoso, esto tiene dos efectos;

disminucin de la energa de la onda de choque y reduccin de la

resistencia dinmica a la compresin y siguiente a esto el aumento de la

trituracin y porcentaje de finos.

Post- formacin o disolucin: Esta se origina por los huecos y cavidades

que provienen de la disolucin del material rocoso. Los espacios vacos

son mucho mayores y su distribucin es menos uniforme que la

porosidad de formacin.

23

3.4.9. Friccin interna

Es la resistencia al deslizamiento causado por la friccin que hay entre las

superficies de contactos de las partculas y de su densidad.

Las rocas no cuentan con un medio elstico, por ello parte de la energa de la

onda de tensin que extiende a travs del se convierte en calor por diferentes

mecanismos, estos son conocidos como friccin interna los cuales miden la

disponibilidad que tiene la roca para mitigar la onda de tensin que es generada

por la detonacin del explosivo.

3.4.10. Conductividad

La conductividad en las rocas es la capacidad que tienen ellas de permitir el

paso de la corriente elctrica a travs de s. Tambin es definida como la

propiedad natural caracterstica de cada cuerpo que representa la facilidad con

la que los electrones pueden pasar por l. Vara con la temperatura. Es una de

las caractersticas ms importantes de los materiales.

Las fugas de corriente pueden suceder cuando los detonadores se colocan

dentro de los barrenos en rocas con cierta conductividad tales como los

sulfuros, magnticas, etc..., esto ocurra especialmente cuando las rocas son

abrasivas y existe agua en el entorno.

3.5. Variables de diseo de tronadura

Para el diseo de una tronadura exitosa en un banco hay que tomar en cuenta

las siguientes variables:

Variables para el diseo de tronadura de un banco:

24

Imagen 3. Componentes de un banco, fuente: gua del explosivista ENAEX, Noviembre 2014.

3.5.1. Sobre perforacin:

Es la profundidad a la cual se perfora el barreno por debajo del nivel del piso,

para asegurarse que el rompimiento ocurra a nivel de la cresta del banco

inferior.

25

3.5.2. Burden:

El burden de una perforacin de tronadura se refiere a la dimensin lineal entre

el pozo y la cara libre y se mide perpendicular a la direccin de la lnea de

pozos que forman una fila

3.5.3. Espaciamiento:

El espaciamiento para una perforacin de tronadura se refiere a la distancia

lineal entre perforaciones adyacentes que forman una fila.

3.5.4. Taco:

Es el material estril aadido en la cima de la perforacin que sirve para dar

una mejor distribucin de los gases de la explosin haciendo que estos sean

hacia las paredes y no hacia arriba.

3.5.5. Razn de rigidez o esbeltez:

Es un trmino que describe la influencia de la geometra del disparo en el

estado de confinamiento de una columna de explosivo, y se toma como la razn

entre la altura del banco y el burden.

26

CAPITULO IV: MEDOTOLOGIA

Para poder desarrollar una herramienta de aplicacin que permita calcular y

obtener el diseo geomtrico de una malla de disparo mediante el ingreso de

datos en EXCEL, es preciso ocupar las macros presentes dentro de esta

aplicacin de Microsoft Office.

Se decidi ocupar EXCEL porque es una aplicacin que presenta mucha

flexibilidad al momento de programar ya que si bien viene con ms de 3.000

formulas establecidas por medio del lenguaje ocupado por VISUAL BASIC

(VBA) se le puede dar rdenes a EXCEL para que ejecute la accin requerida

sin la necesidad de agregar una formula dentro de la celda, si no que con solo

apretar un botn calcule y ponga los resultados en las celdas seleccionadas y

que la celda solo contenga un valor dentro de ella y no una formula.

Para esto es preciso saber que es y cmo funciona el VISUAL BASIC de

EXCEL. Esta herramienta, es una combinacin del entorno de programacin

integrado dentro de la aplicacin, lo que permite mediante el lenguaje de

programacin disear y desarrollar programas de aplicacin en el VISUAL

BASIC EDITOR, que es una hoja en blanco en la cual se le escriben los

cdigos, formulas y ordenes que se desean ejecutar en la nueva aplicacin,

esta hoja se denomina modulo y dentro del mdulo se ingresan los parmetros

que se desean considerar dentro de la macros o aplicacin, para poder realizar

esto se deben ingresar los parmetros y ordenes como valores esto se logra

agregndole un sufijo o un prefijo al comando en cuestin las cuales se

explicarn ms adelante.

Ahora bien los criterios que se ocuparon para desarrollar esta herramienta que

permite disear una tronadura ms eficiente son los establecidos por KONYA

(Manual de tronadura, 1995) en esta macro lo que se hizo fue que mediante el

ingreso del tipo de material, el explosivo de columna, las correcciones para las

estructuras geolgicas, las correcciones para los tipos de depsitos presentes,

27

el dimetro del barreno y la altura del banco , estos dos ltimos se deben

ingresar de forma obligada, ya que estos parmetros son directamente

proporcionales con las dimensiones de las maquinarias presentes en la faena.

La herramienta desarrollada se denomina BLAST DESING, la cual funciona de

la siguiente manera. Al ingresar los datos requeridos se debe oprimir continuar,

inmediatamente se abrir una ventana preguntando si desea ingresar los datos

siguientes datos calculados por la macro: burden, espaciamiento, el taco, la

sobre perforacin, el factor de carga y la razn de rigidez del banco.

Una vez obtenidos los resultados se debe presionar el botn finalizar el cual

desplegar otra ventana en donde se recomienda y estima el resultado de la

tronadura, por ejemplo si la tronadura no es viable le informar los problemas

que puede causar y le recomienda volver a disear, por el contrario si la

tronadura es efectiva y viable, estima si la tronadura ser optima o simplemente

buena.

Los formulismos de KONYA (Manual de tronadura, 1995.) y las propiedades de

los materiales y los explosivos sern expuestos a continuacin. Es preciso

sealar que las propiedades de los materiales y los explosivos fueron

proporcionados por ENAEX S.A. (Gua del explosivista, noviembre del 2014)

28

4.1. Formulas bsicas

4.1.1. Burden

Dnde:

B = Burden (m)

SGe = densidad del explosivo (g/cm3)

SGr = densidad de la roca (g/cm3)

De = dimetro del explosivo (mm)

4.1.2. Taco

Dnde:

T = Taco (m)

B = Burden (m)

29

4.1.3. Sobre perforacin

Dnde:

J=Sobre perforacin

= altura del banco (m)

B = Burden (m)

4.1.4. Espaciamiento

Se divide en dos frmulas, dependiendo de la altura del banco, las cuales son:

4.1.4.1. Para bancos bajos

Para poder revisar el plan de voladura y determinar si l se encuentra dentro de

los lmites normales, la siguiente ecuacin puede ser utilizada:

Dnde:

S: Espaciamiento (m)

L: Altura del Banco (m)

B: Bordo (m)

30

4.1.4.2. Para bancos altos

Poro funcionar cmo un banco alto, la altura del banco dividida entre el bordo

debe ser de cuatro o ms. Con la iniciacin instantnea entre barrenos la

siguiente relacin puede ser usada para verificar si el espaciamiento se

encuentra dentro de lmites razonables.

Dnde:

S = Espaciamiento (m)

B = Bordo (m)

4.1.5. Factor de carga

Dnde:

Q = Factor de carga (Kg/ m3)

A = Carga total del volumen por barreno (Kg)

= Volumen de la roca (m3)

31

Tabla 4 Problemas relacionados con la relacin de rigidez.

Relacin De Rigidez 1 2 3 4

Fragmentacin Pobre Regular Buena Excelente

Sobrepresin de Aire Severa Regular Buena Excelente

Roca en Vuelo Severa Regular Buena Excelente

Vibracin del Terreno Severa Regular Buena Excelente

Comentarios

Rompimiento

trasero

severo y

problemas

de piso .No

se dispara

.VUELVA A

DISEAR

Redisee si

es posible

Buen control

y

fragmentacin

No hay

mayores

beneficios

con el

incremento

de la relacin

de rigidez

arriba de 4

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CAPITULO V: DESARROLLO DE BLAST DESING.

La portada de BLAST DESING como se puede apreciar en la imagen anterior

est compuesta por un botn el cual se denomina COMENZAR AHORA al

oprimir este botn, el usuario ser dirigido hacia la siguiente pgina donde

deber ingresar los datos requeridos como se muestra en la siguiente imagen.

imagen 4 Portada de BLAST DESING.

PRESIONE EL BOTN PARA COMENZAR

Todas las ecuaciones son desarrolladas bajo el criterio de KONYA. Las caracteristicas de los explosivos y de los materiales

son los indicados por ENAEX S.A.

El objetivo de esta herramienta es poder proporcionar al usuario una ayuda para el

diseo de la tronadura para rajos, ademas de ser una herramienta que ensea de

manera didactica y simple como realizar los calculos de diseo de tronaduras tomando

en cuenta los factores que influyen en esta.

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Imagen 5. Pgina de diseo, entrada de datos.

TIPO DE MATERIAL

TIPO DE EXPLOSIVO

DIAMETRO DEL BARRENO 135 mm.

ALTURA DE BANCO 16 m.

CORRECCIN PARA ESTRUCTURAS GEOLOGICAS

CORRECCIN POR EL TIPO DE DEPSITO

IMPORTANTE: SI EXISTE PRESENCIA DE

AGUA EN LOS BARRENOS SE

RECOMIENDA CONSULTAR CON SU

DISTRIBUIDOR DE EXPLOSIVOS PARA LA

SELECCIN CORRECTA DEL TIPO DE

EXPLOSIVO A UTILIZAR.

3. se debe ingresar los diametros en

milimetros y la altura del banco en

metros

Disear Nueva Tronadura

Instrucciones

1. Para poder calcular los parametros

basicos utilizados para el diseo de una

tronadura se deben ingresar los datos

solicitados en las casillas.

2. Es importante que el usuario conozca

el diametro del barreno y las densidades

solicitadas para poder llevar a cabo los

clculos de diseo bsicos.

Ingrese Datos Solicitados

CONTINUARCANCELAR

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En esta pgina denominada DISEO se deben ingresar los datos requeridos

por el programa y seleccionar las caractersticas presentes en el banco a tronar,

estas deben ser de pleno conocimiento para la persona que desee usar esta

herramienta.

Los datos que se deben ingresar son el dimetro del barreno o perforacin que

debe ser ingresada en milmetros y la altura del banco, esta ltima debe ser

ingresada en metros, cabe destacar que estos datos dependen de las

dimensiones de los equipos presentes en el rajo. Por otro lado los dems datos

deben ser seleccionados, estos son: El tipo de material presente en el rajo, el

explosivo que se va a utilizar para realizar el arranque, las correcciones para las

estructuras geolgicas y los tipos de depsitos presentes.

Una vez ingresados los datos debe presionar el botn CONTINUAR al momento

de hacer esta accin se desplegar una ventana emergente donde aparece la

siguiente pregunta Desea agregar el registro actual? Esta ventana tiene dos

respuesta para seleccionar SI y NO al oprimir SI ser dirigido a la siguiente

pgina donde se muestran las variables de diseo ya calculadas como se

puede apreciar en la siguiente imagen.

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Imagen 6.Pagina de resultados, salida de datos

En esta imagen se muestran las variables de diseo de tronadura que sern

calculadas mediante la macros, estas son: el burden, el espaciamiento, el taco,

la sobre perforacin o pasadura, el factor de carga y la razn de rigidez del

banco.

Luego de esto debe presionar el botn FINALIZAR, al realizar esta accin se

desplegar otra ventana emergente en la cual se indican las recomendaciones

a seguir, estas dependen directamente de la razn de rigidez del banco, en esta

ventana se presentan 4 posibles casos los cuales dependiendo del valor

obtenido en la razn de rigidez se podr recomendar si debe volver a disear o

BURDEN m

ESPACIAMIENTO m

TACO m

SOBREPERFORACIN m

kg

RAZN DE RIGIDEZ

RESULTADOS

FACTOR DE CARGA

POR BARRENO

ATRS FINALIZAR

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si puede lleve a cabo la tronadura, a continuacin se explicaran cules son

estas recomendaciones y cul sera el valor de la razn de rigidez asociado a

esta.

Razn de rigidez menor o igual a 1: Este diseo presenta una

fragmentacin pobre, adems de una sobrepresin de aire, vuelo de roca

y una vibracin del terreno severas, lo que podra producir un

rompimiento trasero severo y problemas de piso, SE RECOMIENDA NO

DISPARAR Y VOLVER A DISEAR.

Razn de rigidez igual a 2: Este diseo presenta una fragmentacin

regular, adems de una sobrepresin de aire, vuelo de roca y una

vibracin del terreno regulares, SE RECOMIENDA VOLVER A DISEAR

SI ES POSIBLE.

Razn de rigidez igual a 3: Este diseo presenta una fragmentacin, una

sobrepresin de aire, vuelo de roca y una vibracin del terreno BUENAS,

OBTENIENDO AS UN BUEN CONTROL DE LA FRAGMENTACIN.

Razn de rigidez mayor o igual a 4: Este diseo presenta una

fragmentacin, una sobrepresin de aire, vuelo de roca y una vibracin

del terreno EXCELENTES, A PARTIR DE ESTE PUNTO NO SE

OBTENDRN MAYORES BENEFICIOS.

5.1. Ejemplos de aplicacin.

5.1.1. Ejemplo n 1

Se ha diseado un patrn de voladura, con las siguientes caractersticas, Roca

Magnetita, cuyos barrenos a utilizar son de 3.5 pulgadas de dimetro. Dichos

barrenos se cargaran con Blendex 940, con una densidad 1.2 g/cm3 y una

altura de banco de 20 metros.

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Para ingresar los datos a la macro primero se debe tener en cuenta que las

unidades de medidas del barreno estn en pulgadas y hay que convertirlas a

milmetros esto se hace multiplicando las pulgadas por el factor de conversin

que 25,4. Luego se ingresan los datos de acuerdo a cada parmetro que se

requiera.

Imagen 7. Entrada de datos ejemplo n 1

Despus de ingresados los datos la macro nos arrojara los resultados de

acuerdos a la informacin que fue anotada, la cual nos dar los resultados del

burden, espaciamiento, etc.

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Imagen 8. Salida de datos ejemplo n1

Y por ltimo al presionar finalizar esta nos dar una recomendacin en

consideracin a los datos ingresados, en este caso la recomendacin es que

segn su razn de rigidez obtenida su fragmentacin, la sobre presin de aire,

vuelo de roca y la vibracin que se encuentra en el terreno es catalogada como

EXCELENTE, adems a partir de este punto no se obtendrn mayores

beneficios.

5.1.2. Ejemplo n 2.

Un operador tiene un diseo de tronadura con una roca de yeso, en donde sus

barrenos son de 4.5 pulgadas de dimetro, los cuales sern cargados con

ANFO en sacos Al-2 con una densidad de 0,78 g/cm3, adems una altura de 10

metros.

Para comenzar al igual que al ejemplo anterior se debe corregir la unidad de

medida del dimetro del barreno de pulgadas a milmetro, luego se ingresaran

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los datos correspondientes a lo pedido por la macro, a diferencia del anterior

este presenta una correccin geolgica la cual presenta altas fracturas. Se debe

presionar continuar y confirmar que se desea ingresar los datos.

Imagen 9. Entrada de datos ejemplo n2

Luego de aceptar, la macro nos dar los resultados pertinentes que son los

presentados en la siguiente figura. Para terminar se debe presionar FINALIZAR,

donde su recomendacin de acuerdo a la razn de rigidez que en este caso es

inferior a 4, se tiene que la fragmentacin, vuelo de roca, la sobrepresin del

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aire y las vibraciones del terreno son catalogados como BUENOS, por lo que se

obtendr un buen control de la fragmentacin.

Imagen 10. Salida de datos ejemplo n2

5.1.3. Ejemplo n 3

Se cuenta con un diseo de tronadura el cual cuenta con una roca de diorita, en

la cual se usaran barrenos de 5,1 pulgadas de dimetro. Estos barrenos sern

cargados con Emultex densidad de 1 g/cm3 y una altura de banco de 7 metros

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Imagen 11. Entrada de datos ejemplo n3

En este ejercicio exactamente como los anteriores es necesario convertir las

medidas del dimetro a milmetros. Luego de eso se ingresaran los datos que

han sido pedidos, en este caso los estratos estn en direccin hacia el corte. A

continuacin se debe presionar continuar y confirmar que se ingresara la

informacin.

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Imagen 12. Salida de datos ejemplo n3

La macro luego de eso nos dar los resultados obtenidos, donde se puede

apreciar que la razn de rigidez es 1 por ende la recomendacin ser que

diseo de tronadura presentado cuenta con fragmentacin pobre y una

sobrepresin de aire , vuelo de roca y vibracin de terreno SEVERA por lo que

podra producir un rompimiento trasero severo y problemas de piso, por lo cual

sera mejor no dispara y volver a disear.

Con estos tres ejemplos de aplicacin se puede apreciar cmo funciona BLAST

DESING dejando a la vista que es una herramienta amigable y didctica en

donde se pueden calcular distintos parmetros al mismo tiempo y facilitando el

trabajo de un profesional minero y adems siendo de un fcil entendimiento

para un estudiante del rea de minera.

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CAPITULO VI: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

En el presente informe nos damos cuenta que la tronadura es una operacin

clave del desarrollo minero ya que con una buena voladura se pueden lograr los

objetivos requeridos para una faena en particular. En consecuencia todo dato a

utilizar debe ser bien calculado y previsto, con lo cual se busca dar el mejor

diseo de tronadura a travs de esta herramienta. Esta planilla EXCEL tiene

como objetivo entregar una ptima tronadura; sin lugar a duda, una buena

planificacin y un buen diseo son fundamentales para obtener resultados

ptimos tanto en el tamao del mineral extrado, como en la seguridad de las

personas. Si bien esta herramienta en una aplicacin prctica para disear la

tronadura, tambin puede ser usada de manera educativa por eso es muy

importante conocer y manejar todos los formulismos y definiciones

anteriormente explicadas, gracias a esto podemos concluir los siguientes

puntos:

La presencia de agua es un factor determinante a la hora de elegir un

explosivo, ya que estos pueden llegar a perder sus propiedades

explosivas al entrar en contacto con el agua, por ende se recomienda

seleccionar un explosivo que no pierda sus propiedades explosivas al

entrar en contacto con el agua, como es el caso de las emulsiones

explosivas.

La razn de rigidez si bien nos indica si la tronadura ser exitosa o no

esta deja de ser un factor determinante cuando los bancos son muy altos

ya que a mayor altura del banco la razn de rigidez aumenta tambin, es

decir, cuando la razn de rigidez es mayor a 4 no se podrn obtener

mayores beneficios siempre y cuando no exista otro factor que influya de

manera negativa en la tronadura.

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Entonces la razn de rigidez es ms efectiva cuando es aplicada en

bancos relativamente bajos.

El tipo de roca tambin es una variable importante ya que cuando la roca

es ms dura la onda de choque se propaga ms rpido que en una roca

blanda facilitando as que estas se fracturen ms rpido.

Los factores geolgicos son muy importantes ya que si no son tomados

en cuenta las dimensiones del burden, espaciamiento, etc. No se

acercarn a la realidad obteniendo as una tronadura no deseada.

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BIBLIOGRAFA

Enaex S.A.; Gua del explosivista, noviembre 2014.

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ANEXO: PROGRAMACIN DE LA MACROS

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