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PERFORACIÓN Y TRONADURA
QUE ES LA MINERIA
Es una actividad económica que consiste en la EXTRACCION selectiva de algunos minerales que se encuentran en los yacimientos. Estos últimos
son sectores donde existen concentraciones inusuales que permiten su explotación con un
beneficio económico.
CAPÍTULO 1: Clasificación de la Rocas según suorigen.
CAPÍTULO 1: Clasificación de la Rocas según suorigen.
VOLCANICAS
PLUTONICASIGNEAS
SEDIMENTARIAS
METAMORFICAS
CLASIFICACION DE LAS ROCAS
Propiedades de los diferentes tipos de rocas según su
origen
Tipo de RocaPeso
Específico (mm)
Tamaño de Grano (mm)
Factor de Esponjamient
o
Resistencia a la Compresión (Mpa)
Ígnea Intrusiva
Diorita
Gabro
Granito
2.65 – 2.85
2.85 – 3.2
2.7
1.5 – 3
2
0.1 – 2
1.5
1.6
1.6
170-300
260-350
Ígnea Extrusiva
Andesita
Basalto
Riolita
Traquita
2.7
2.8
2.7
2.7
0.1
0.1
0.1
0.1
1.6
1.5
1.5
1.5
300-400
250-400
120
330
Sedimentaria
Conglomerado
Arenisca
Pizarra de grano fino
Caliza
Dolomita
2.6
2.5
2.7
2.6
2.7
2
1
1
1 – 2
1 -2
1.5
1.5
1.35
1.55
1.6
140
160-255
70
120
150
Tabla Nº 1 Propiedades diferentes tipos de rocas
Capítulo I: Clasificación de las rocas por su origen
Tipo de RocaPeso
Específico (mm)
Tamaño de Grano (mm)
Factor de Esponjamient
o
Resistencia a la Compresión (Mpa)
Metamórfica
Neis
Mármol
Cuarcita
Esquisto
Serpentina
Pizarra
2.7
2.7
2.7
2.7
2.6
2.7
2
0.1 – 2
0.1 – 2
0.1 – 1
-
0.1
1.5
1.6
1.55
1.6
1.4
1.5
140-300
100-200
160-220
60-400
30-150
150
Tabla Nº 1 Propiedades diferentes tipos de rocas
Unidades de Presión
• 1kpa=0.14504 lb. / pul2
• 1mpa=145.037 lb / pul2
• 1 bar= 100 kpa
• 1 lb / pul2 = 6.895 kpa
• 1 lb. / pul2 = 0.0068905 mpa
• 1 kg / cm2 = 98.066 kpa
• 1 mpa=147.037 lb / pul2
• 1 atmósfera = 101.325 kpa = 10330 kg / mt2 =14.7 psi
Propiedades de las rocas que afectan a la perforación
Las principales propiedades físicas de las rocas que influyen en los
mecanismos de penetración y consecuentemente en la elección del método de
perforación son:
Dureza
Se entiende por dureza la resistencia de una capa superficial a la penetración
en ella de otro cuerpo más duro. La dureza de las rocas es el principal tipo de
resistencia a superar durante la perforación.
Las rocas se clasifican en cuanto a su dureza por medio de la “escala de Mohs”
(Geólogo alemán Friedrich Mohs, Tratado de Mineralogía, año 1825), en la que
se valora la posibilidad de que un mineral pueda rayar a todos los que tienen
un número inferior al suyo (ver tabla Nº 2). Existe una cierta correlación entre
la dureza y la resistencia a la compresión de las rocas.
CLASIFICACION DUREZA MOHS RESISTENCIA A LA COMPRESION ( MPA )
Muy dura
Dura
Medio dura
Medio blanda
Blanda
Muy blanda
+7
6 – 7
4.5 – 6
3 – 4.5
2 – 3
1 - 2
+200
120 – 200
60 – 120
30 – 60
10 – 30
-10
Resistencia
Se llama resistencia mecánica de una roca a la propiedad de oponerse a su
destrucción bajo una carga exterior, estática o dinámica.
Las rocas oponen una resistencia máxima a la compresión, comúnmente la
resistencia a la tracción no pasa de un 10 a un 15 % de la resistencia a la
compresión. Eso se debe a la fragilidad de las rocas.
La resistencia de los minerales depende del tamaño de los cristales y
disminuye con el aumento de estos.
La abrasividad es la capacidad de las rocas para desgastar la superficie de
contacto de otro cuerpo más duro, en el proceso de rozamiento durante el
movimiento.
Los factores que elevan la capacidad abrasiva de las rocas son las siguientes:
Abrasividad
La dureza de los granos constituyentes de la roca. Las rocas que
contienen granos de cuarzo son sumamente abrasivas.
El tamaño de los granos.
La forma de los granos, los más angulosos son más abrasivos que
los redondeados.
Textura
La textura de una roca se refiere a la estructura de los granos de minerales
constituyentes de ésta. Se manifiesta a través del tamaño de los granos, la forma,
la porosidad, etc. Todos estos aspectos tienen una influencia significativa en el
rendimiento de la perforación. Cuando los granos tienen forma lenticular, la
perforación es más difícil que cuando son redondos.
En cuanto a la porosidad, aquellas rocas que presentan una baja densidad y son
consecuentemente más porosas tienen una menor resistencia a la trituración y
son más fáciles de perforar.
Las propiedades estructurales de los macizos rocosos, tales como planos de
estratificación, diaclasas, y fallas, así como el rumbo y el buzamiento de éstas
afectan a la linealidad de los barrenos, a los rendimientos de perforación y a la
estabilidad de las paredes de los barrenos.
Estructura
Siendo la minería una actividad económica, donde se debe obtener un beneficio
de la explotación de un yacimiento, obliga a utilizar cualquier método que en
forma OPTIMA Y SEGURA permita extraer desde el lugar de origen el elemento
de interés. Al usar el termino optimo implica lo mas económico y se traduce en
tiempo y costo. Uno de los mecanismos que conjuga estos dos conceptos es la
TRONADURA que requiere del uso de PERFORACION para el logro de su
objetivo.
Es la fragmentación de Rocas utilizando explosivos en forma controlada.
El objetivo esencial de la utilización de un explosivo en el arranque de rocas
consiste en disponer de una energía concentrada químicamente, situada en un
lugar apropiado y en cantidad suficiente, de forma que liberada de un modo
controlado, en tiempo y espacio, pueda lograr la fragmentación del material
rocoso.
Tronadura
Tronadura
Objetivo
FRACTURAR
FRAGMENTAR
REDUCIR DE TAMAÑO
PODER TRANSPORTAR MATERIALES
¿Cómo?
Utilizando Explosivos
Tronadura
Tronadura
La explosión es, según Berthelot, «la repentina expansión de los
gases en un volumen mucho más grande que el inicial,
acompañada de ruidos y efectos mecánicos violentos».
Por lo tanto, para el logro de ese objetivo, debo necesariamente
generar un espacio donde depositar el compuesto que mediante
una reacción química es capaz de generar un GRAN VOLUMEN DE
GASES EN MUY POCO TIEMPO (Explosivo), lo que llamo
confinamiento. Esta labor de generar un espacio, hoyo, perforación,
pozo o barreno es la PERFORACION que se hace utilizando
equipos mecánicos llamados perforadoras.
Estos equipos con los grandes adelantos y las constantes
exigencias de productividad que implican la remoción sistemática de
grandes volúmenes cada vez mayores han ido modificando su
tamaño y forma, además de su fuente de energía que le permite
desarrollar su labor.
Energía de perforación
Fuentes primarias de energía pueden ser:
Motores Diesel
Motores Eléctricos
En perforadoras con un diámetro por encima de 9 pulgadas está generalizado el
empleo de energía eléctrica a media tensión, alimentando la perforadora con
corriente alterna mediante cable de cuatro conductores con recubrimiento de
goma.
Las perforadoras medianas y pequeñas, que suelen estar montadas sobre
camión, pueden ser accionadas por uno ó dos motores diesel.
Capítulo II: Elementos de perforación
En perforadoras con un diámetro por encima de 9 pulgadas está generalizado el
empleo de energía eléctrica a media tensión, alimentando la perforadora con
corriente alterna mediante cable de cuatro conductores con recubrimiento de
goma.
Las perforadoras medianas y pequeñas, que suelen estar montadas sobre
camión, pueden ser accionadas por uno ó dos motores diesel.
En caso de accionamiento diesel, éste puede efectuarse con el mismo motor que
acciona el camión o con un motor independiente. En la actualidad, suele ser más
usual y eficiente la segunda configuración, dadas las diferentes características de
los motores que se necesitan.
También existen perforadoras diesel – eléctricas diseñadas para minas de gran
producción sin infraestructura de energía eléctrica.
Los equipos eléctricos tienen unos costos de mantenimiento de un 10 a un 15%
más bajos que los de accionamiento diesel. Estos últimos, son elegidos cuando
alrededor de las explotaciones no se dispone de adecuada infraestructura de
suministro eléctrico o cuando la máquina va montada sobre camión.
Existe una variedad enorme de sistemas de penetración de rocas, en minería se
realiza actualmente, de una forma casi general, utilizando la energía mecánica.
Para la elección del método de perforación se debe llegar a una comunión entre el
costo, velocidad, calidad y cantidad de la muestra a recuperar en caso que haya que
hacerlo, además de aspectos logísticos y medioambientales”,
Enumeración métodos mecánicos de perforación de rocas
rotopercutivos
Perforación con martillo en cabeza
ROTATIVOS:
Perforación rotativa con tricono
Perforación rotativa por corte
Componentes principales de un sistema de
perforación
Perforadoras: Es la fuente de energía mecánica
Varillaje: Las ondas de choque producidas por el golpeo del pistón se
transmiten al bit a través del varillaje, por lo tanto es un medio de
transmisión de la energía mecánica.
Bit: E s aquel componente que está en contacto directo con la roca.
Fluido de barrido: Permite extraer el detrito (resto) del fondo del barreno.
Si no se realiza, se consumirá una gran cantidad de energía en la trituración
de esas partículas, traduciéndose en desgaste y pérdida de rendimiento,
además del riesgo de atascos (ver figura Nº 3). El barrido del detritus se
realiza con fluido, agua o espuma, que se inyecta a presión hacia el fondo a
través de un orificio central el varillaje y de unas aberturas practicadas en
las brocas de perforación.
El barrido con aire se utiliza en trabajos a cielo abierto, donde el polvo producido
puede eliminarse por medio de captadores.
La espuma como agente de barrido se emplea como complemento al aire, pues
ayuda a la elevación de partículas gruesas hasta la superficie y ejerce un efecto
de sellado sobre las paredes de los barrenos cuando se atraviesan materiales
sueltos.
El barrido con agua es el sistema más utilizado en perforación subterránea que
sirve además para suprimir el polvo.
Las velocidades ascensionales para una limpieza eficiente con aire oscilan entre
15 y los 30 mt/seg. Las velocidades mínimas pueden estimarse en cada caso a
partir de la siguiente fórmula empírica.
Va = 573 * [( Dr ) / ( Dp + 1 )] * Dp 0.6
Donde:
Va = Velocidad ascensional (mt. / min.)
Dr = Densidad de la roca (gr. / cm3)
Dp = Diámetro de perforación (mm)
Ejemplo:Dr = 2.2 (gr. / cm3)
Dp = 5 mm
Va = ?
Va = 573 * [ ( 2.2 ) / ( 2.2 + 1 ) ) ] * 50.6 = 1034.7 mt./min.
Entonces el caudal de aire que debe suministrar el compresor será:
Qa = Va * ( D2 - d 2 ) / 1.27
Siendo:
Qa = Caudal (mt3 / min.)
D = Diámetro del barreno (mt)
d = Diámetros de las varillas (barras) (mt)
Va = Velocidad ascensional (mt / min.)
Ejemplo:
D = 0.05 mt
d = 0.025 mt
Va = 1034.7 MT/min.
Qa = 1034.7 * (0.05 2 - 0.025 2 ) / 1.27 = 1.53 mt3 / min.
Perforación rotopercutiva
Fundamento:
Se basa en la combinación de las siguientes acciones:
Percusión
Los impactos producidos por el golpeo del pistón originan unas ondas de
choque que se transmiten del bit a través del varillaje (en el martillo en
cabeza) o directamente sobre ella (en el martillo en fondo).
Rotación
Con este movimiento se hace girar la broca para que los impactos se
produzcan sobre la roca en distintas posiciones.
Empuje (PULLDOWN)
Para mantener en contacto permanente el bit de perforación con la roca, es
necesaria una fuerza de empuje suministrada por un motor o cilindro de
avance, que debe adecuarse al tipo de roca y bit de perforación.
El fluido de barrido permite extraer el detrito del fondo del barreno.
Barrido
Martillo en cabeza
La percusión y rotación. se producen fuera del barreno, transmitiéndose a
través de una espiga y del varillaje hasta el bit de perforación. Los martillos
pueden ser de accionamiento neumático o hidráulico.
Martillo en fondo
La percusión se realiza directamente sobre la broca de perforación, mientras
que la rotación se efectúa en el exterior del barreno. El accionamiento del
pistón se lleva a cabo neumáticamente.
Campo de aplicación:
(Diámetros más comunes. Ver tabla Nº 3)
Ventajas principales método rotopercutivo
Es aplicable a todos tipos de roca, desde blandas a duras.
La gama de diámetros de perforación es amplia.
Los equipos son versátiles, pues se adaptan bien a diferentes trabajos
y tienen una gran movilidad.
Necesitan un solo hombre para su manejo y operación.
El mantenimiento es fácil y rápido.
El precio de adquisición no es elevado.
Roscas.
Accesorios de perforación rotopercutiva
Tienen como función unir las culatas, los manguitos, las varillas y las brocas
durante la perforación. El ajuste debe ser eficiente para que los elementos de
la sarta se mantengan bien unidos con el fin de conseguir una transmisión
directa de energía.
Adaptadores.
Los adaptadores de culatas o espigas son aquellos elementos que se fijan a
las perforadoras para transmitir la energía de impacto, la rotación del varillaje
y el empuje.
Varillaje
Son aquellos elementos de prolongación de la sarta, generalmente están
compuesto por:
Manguitos
Sirven para unir las varillas unas a otras hasta conseguir la longitud deseada
con ajuste suficiente, para asegurar que los extremos estén en contacto y
que la transmisión de energía sea efectiva.
- Varillas o barras
- Tubos
Bit o Brocas
Los bit que se emplean en la perforación rotopercutiva son de 2 tipos.
- Bit de pastillas o plaquitas: Están construidas con 4
plaquitas de carburo de tungsteno dispuestas en ángulo recto,
mientras que en los bit en X estas plaquitas forman ángulos
de 75° y 105° unas con otras.
- Bit de botones: Disponen de unos botones o insertos
cilíndricos de carburo de tungsteno distribuidos sobre la
superficie de la misma. Se fabrican en diámetros que van
desde los 50 mm hasta los 251mm.
Perforación Rotativa
Fundamento
Las perforadoras rotativas están constituidas esencialmente por una fuente
de energía, una batería de barras o tubos, individuales conectadas en serie,
que transmiten el peso, la rotación y el aire de barrido a un bit con dientes de
acero o insertos de carburo de tungsteno que actúa sobre la roca. No existe
elemento de percusión.
Sistema de rotación
Con el fin de hacer girar las barras, las perforadoras llevan un sistema de
rotación montado generalmente sobre un bastidor que se desliza a lo largo
del mástil de la perforadora.
En el sistema de rotación Directo puede estar constituido por un motor
eléctrico o hidráulico (ver figura Nº 4). El primero es el más utilizado en las
máquinas grandes, pues aprovecha la gran facilidad de regulación de los
motores de corriente continua, en un intervalo de 0 a 100
revoluciones/minutos.
El sistema hidráulico consiste en un circuito cerrado con una bomba a
presión constante y un convertidor de par con el que se logra variar la
velocidad de rotación del motor hidráulico, situado en la cabeza de la sarta
de perforación. Este equipo está muy extendido en los equipos pequeños y
medianos.
Variables que intervienen en la perforación rotativa internas
Empuje sobre la roca: El empuje aplicado sobre la roca debe ser
suficiente para sobrepasar la resistencia a compresión de la roca, pero no
debe ser excesivo para evitar fallos prematuros o anormales del tricono. La
velocidad de penetración aumenta proporcionalmente con el empuje, hasta
que se llega a un agarrotamiento de los dientes o insertos, o hasta que por la
alta velocidad de penetración y el gran volumen de detritus que se produce
no se limpia adecuadamente el barreno.
En formaciones duras, un empuje elevado sobre el bit puede producir roturas
en los insertos antes de presentarse un agarrotamiento o un defecto de
limpieza.
Velocidad de rotación: La velocidad de penetración aumenta con la
velocidad de rotación en una proporción algo menor que la unidad, hasta un
límite impuesto por la evacuación del detritus (ver tabla Nº 4).
Tipo de rocaVelocidad de rotación
( revoluciones/minutos )
Blanda
Media
Dura
75 -160
60 -80
35 -70
Desgaste del bit: Cuando se utilizan triconos de dientes, la velocidad de
penetración disminuye considerablemente conforme aumenta el desgaste de
la broca.
Diámetro de perforación: La velocidad de penetración es inversamente
proporcional al diámetro de perforación (ver gráfico Nº 1).
Caudal de aire: Cuando la perforación se efectúa con menos aire que el
necesario para limpiar con efectividad el barreno, se producen los siguientes
efectos negativos.
• Disminución de la velocidad de penetración.
• Aumento del empuje necesario para perforar
• Incremento del desgaste en el estabilizador, en la barra y en el tricono.
Campo de aplicación
Los diámetros de los barrenos varían entre 50 a 444 mm, siendo el rango de
aplicación más frecuente en minería a cielo abierto de 152 a 311 mm.
Perforación rotativa con tricono
El trabajo de un tricono se basa en la combinación de 2 acciones:
• Indentación: Los dientes o insertos del tricono penetran en la
roca debido al empuje sobre la roca. Este mecanismo equivale
a la trituración de la roca.
• Corte. Los fragmentos de roca se forman debido al
movimiento lateral de desgarre de los conos al girar sobre el
fondo del barreno.
Tipos de triconos
• De dientes
• De insertos
Existen 2 tipos de triconos.
Los triconos de dientes tienen la ventaja de su bajo costo, pues valen la quinta
parte que de insertos. Sin embargo, las ventajas de los insertos son:
• Mantienen la velocidad de penetración durante la vida del tricono.
• Requieren menos empuje para conseguir una velocidad de penetración.
• Reducen las vibraciones, produciendo menos fatigas en la perforadora y en
el varillaje.
• Producen menos pérdidas de tiempo por cambio de brocas y menores
daños a las roscas.
Perforación rotativa por corte
Con la aplicación creciente en rajo abierto de los equipos rotativos con tricono,
este método ha quedado limitado al campo de las rocas blandas con
diámetros generalmente pequeños o medios, en clara competencia con los
sistemas de arranque directo.
La perforación por corte en los barrenos de producción se realiza con bit cuya
estructura dispone de elementos de carburo de tungsteno u otros materiales
como los diamantes sintéticos policristalinos, que varían en su forma y ángulo,
pudiéndose distinguir los siguientes tipos.
• Bocas bilabiales o de tenedor, en diámetros de 36 a 50 mm.
• Bocas trialetas o multialetas, en diámetros de 50 a 115 mm.
• Bocas de labios reemplazables, con elementos escariadores y perfil
de corte escalonado en diámetros desde 150mm a 400 mm.
Fundamento de la perforación por corte
Las acciones de un bit de corte sobre la roca son, según Fish, las siguientes:
• Deformaciones elásticas por las tensiones debidas a la deflexión
angular del bit y torsión a la que se somete a la misma.
• Liberación de las tensiones de deformación, con un impacto
subsiguiente del elemento de corte sobre la superficie de la roca y
conminución de ésta.
• Incremento de tensiones en la zona de contacto bit – roca con
desprendimiento de uno o varios fragmentos que una vez evacuados
permiten reiniciar el nuevo ciclo.
Capítulo III: Diagrama de Perforación
En Perforación y Tronadura existen los siguientes términos que se deben
conocer como se aprecia en la siguiente figura.
Burden: Es un termino muy importante y es la distancia de una corrida de tiros
o un tiro a la cara libre. Se mide en forma perpendicular a la línea de tiros que
forman la primera corrida. Su valor puede ser calculado inicialmente en forma
teórica de acuerdo a diferentes autores. Esta directamente ligado al diámetro
de perforación y al tipo de roca. Se debe separar el termino burden perforado y
burden efectivo.
Existen diversas formulas teóricas para su calculo, las que involucran distintos
parámetros:
Las formulas mas utilizadas son las de ASH, PEARSE y LANGEFORS
Pearse
Bm= Kvx10-3 x D x (Pd/Rt)1/2
donde
Bm= Burden Maximo (m)
Kv= Constante de la Roca (entre 0,7 y 1)
D= Diametro del Barreno (mm)
Pd= Presion de Detonacion (kg/cm2)
Rt= Resistencia a la Traccion (kg/cm2)
Richard ASH
B= Kb x D / 12
donde
Bm= Burden Máximo (pies)
Kv= Constante según tipo de Roca y Explosivo
D= Diámetro del Explosivo (pulg)
Acá también se calculan los siguientes parámetros
Profundidad de Pozo L = KL x B (KL entre 1.5 y 4)
Sobreperforación J = KJ x B (KJ entre 0.2 y 0.4)
Retacado T = KT x B (KT entre 0.7 y 1)
Espaciamiento S = KS x B
donde
Ks = 2 para iniciación simultánea
Ks = 1 para barrenos secuenciados con mucho retardo
Ks = entre 1.2 y 1.8 para barrenos con pequeño retardo
Espaciamiento: Es la distancia de separación entre tiros pero paralelo a la cara libre. Se
calcula a partir del valor del Burden, del tiempo de retardo entre los pozos y de su secuencia
de encendido.
Espaciamientos muy pequeños (menores al óptimo) generan:
- Exceso de trituración de la roca
- Roturas Superficiales
- Bloques de gran tamaño
- Patas
Diámetro de Perforación: Es el valor del diámetro del elemento de perforación y que será el
diámetro resultante en el pozo de perforación. Generalmente se mide en Pulgadas y depende
de:
- Características de la Roca
- El tipo de fragmentación requerida
- Altura del banco
- Economía del Proceso
- Tipo de Equipo de Carguío y Transporte (Dimensiones)
Como ya se indico el burden depende del diámetro de perforación y el espaciamiento depende
del burden, por tanto, las dimensiones de la malla de tronadura se ve directamente afectada
por este parámetro.
De acuerdo a lo anterior si el diámetro de perforación es pequeño también lo serán el burden y
el espaciamiento, por lo tanto las mallas serán mas densas (más pozos en el mismo sector y
por ende mas metros perforados) como se muestra en la siguiente figura.
En la figura se puede ver que el primer ring de perforación tiene burden y Espaciamientos mas
grandes que el segundo sector que tiene diámetro de perforación menor debido a que su
burden y espaciamiento son menores.
Si D es pequeño aumentan los costos de perforación (mas pozos por lo tanto mas metros de
perforación), además de los costos de iniciación y cebado. Si «D» es muy pequeño, la única
ventaja que se presenta es la mejor distribución del explosivo y por lo tanto un consumo
específico de éste menor.
Cuando los diámetros son grandes por consiguiente lo son los esquemas de perforación, la
granulometría resultante de las voladuras podrá ser inaceptable si la familia de diaclasas y
discontinuidades presentan un espaciamiento amplio y conforman bloques «in situ».
O O O O
O O O O
B E
O O O O
o o o o o o o
o o o o o o o
o o o o o o o
o o o o o o o
o o o o o o o
EB
El aumento de «D» va acompañado de las siguientes ventajas:
- Elevación de la velocidad de detonación de los explosivos, por lo que se
producirá la detonación en un régimen más estable y menos afectado por
las condiciones externas.
- Disminución del costo global de perforación y tronadura.
- Posibilidad de mecanización de la carga de explosivo.
- Mayor rendimiento de la perforación (m3 volados/mts. perforados).
- Aumento del rendimiento de la excavadora como consecuencia de la
reducción de zonas de baja productividad.
Altura de Banco: Es la altura que mide el banco desde la pata a la cresta del
banco, es la altura que por diseño debe tener el banco. Es distinto a la altura
del pozo o barreno. Existen la siguiente relaciones:
Hb = Lp – Pasadura
Donde Lp = Largo Pozo de Perforación
Hb = Altura del Banco
Taco: Es la fracción superior del barreno o pozo que no se rellena con la carga
explosiva y en la que se utiliza algún elemento (Detrito de perforación, aire u
otro elemento) que sirva de tapón y genere el confinamiento de los gases que
se generan en la reacción química de la explosión.
Si el TACO es insuficiente se producirá un escape prematuro de los gases a la
atmósfera, generándose problemas de onda aérea y riesgo de proyecciones.
Por el contrario, con un retacado excesivo se obtendrá gran cantidad de
bloques procedentes de la parte alta del banco, poco esponjamiento de la pila
de material y un nivel de vibración elevado. En la determinación del retacado,
se deben tener en cuenta:
- El tipo y tamaño del material utilizado, y
- La longitud de la columna de retacado.
Sobreperforación: También llamado Pasadura son los metros extra de perforación
en relación a la altura del banco que son necesarios para asegurar la altura requerida
del banco. Es estrictamente necesaria, todo pozo tiene una sobreperforación.
Si la sobreperforación es pequeña no se producirá el corte en la rasante proyectada,
resultando la aparición de “Patas” con un considerable aumento de los costos de
carga.
Pero, si la sobreperforación es excesiva se producirá:
- Un aumento de los costos de perforación y voladura.
- Un incremento del nivel de vibraciones.
- Una fragmentación excesiva en la parte alta del banco inferior, que provocará
problemas en la perforación del mismo
- - Un aumento del riesgo de descabezamiento y sobreexcavación al acentuarse la
componente vertical de desplazamiento de la roca.
La rotura en el fondo del barreno se produce en forma de conos invertidos cuyos
ángulos con la .horizontal dependen de la estructura del macizo y de las tensiones
residuales. Normalmente, varían entre 10° y 30°.
CAPÍTULO IV: LEGISILACION VIGENTE ASOCIADA AL USO DE EXPLOSIVOS
EN MINERIA
¿Qué elementos son considerados explosivos?
Se considerará "explosivo" a toda sustancia o mezcla de sustancias químicas, sólidas o líquidas, que por la
liberación rápida de energía produce o puede producir, dentro de un cierto radio, un aumento de presión y
generación de calor, llama y ruido.
Del mismo modo, se considerarán como tales aquellos elementos que sean cargados con explosivos
como: bombas, granadas, minas, misiles, cohetes o cartuchos.
Según la ley de control de armas 17.798, las normas que regulan los explosivos y productos químicos, son:
Los productos químicos sujetos a control son aquellas sustancias o elementos sólidos o líquidos, cuya
combinación o transformación, mediante proceso físico o químico, llegue a convertirlo en explosivo, o
bien, en materia prima o componente esencial de este.
Las personas naturales o jurídicas que por la naturaleza de sus actividades necesiten emplear explosivos
deberán solicitar una inscripción ante la Autoridad Fiscalizadora del lugar en que se encuentren ubicadas
las faenas.
Aquellas personas que ocasionalmente necesiten emplear explosivos no requerirán inscribirse
como consumidores habituales, pero sí deberán solicitar la autorización para su adquisición
ante la Autoridad Fiscalizadora del lugar de las faenas.
- Las personas que manipulen explosivos o productos químicos cualquiera sea su
naturaleza deberán contar con una licencia otorgada por la Autoridad Fiscalizadora la cual
tendrá vigencia de dos años.
Toda actividad que requiera el uso de explosivos o productos químicos deberá contar
con instalaciones adecuadas y autorizadas para el almacenamiento de éstos.
Las instalaciones para el almacenamiento de explosivos y productos químicos
deben permanecer con las medidas de seguridad exigidas por la ley.
Todo transporte o embarque de explosivos o productos químicos debe contar con una
Guía Libre de Tránsito otorgada por la Autoridad Fiscalizadora del lugar de origen o destino
de los elementos.
- Las personas naturales o jurídicas que necesitan usar explosivos en la ejecución de
obras civiles, deberán contar con un programador calculista acreditado ante la
Autoridad Fiscalizadora; quien deberá cumplir con las exigencias legales, reglamentarias y
municipales correspondientes.
REGLAMENTO DE SEGURIDAD MINERA
Artículo 20
El control sobre el transporte, uso y manipulación de los explosivos en el interior de las faenas
mineras fiscalizadas SERNAGEOMIN es de competencia exclusiva de este organismo.
SERNAGEOMIN verificara que los explosivos y accesorios que se usen hayan sido previamente
controlados y aprobados por el Instituto de Investigaciones y Control del Ejercito (Banco de Pruebas
de Chile) u otro organismo autorizado por dicho Instituto, lo que se acreditara con el timbre especial
colocado en el envase.
En el caso de los Almacenes de Explosivos, el Servicio tendrá la competencia que le señala el
Reglamento Complementario de la Ley sobre Control de Armas y Explosivos.
NORMA CHILENA OFICIAL NCh382.Of98
Sustancias peligrosas - Terminología y clasificación general
1.1. Esta norma establece una terminología y una clasificación general de las sustancias peligrosas;
incluye, además, un listado general de las sustancias que se consideran peligrosas, con información
respecto al riesgo que presentan, según su Clase.
REGLAMENTO DE SEGURIDAD MINERA
Título XI
Generalidades de Explosivos en la Minería
CAPÍTULO PRIMERO
Construcción de Polvorines y Transporte de Explosivos
Capítulo 501 a 514
CAPÍTULO SEGUNDO
Manipulación de Explosivos
Capítulo 515 a 536
ALMACENAMIENTO DE EXPLOSIVOS
Polvorines
Son los lugares dispuestos para almacenar explosivos y se clasifican en:
1. De Superficie: Son los construidos sobre el nivel del terreno.
2. Subterráneos: Son aquellos que se construyen en galerías o niveles en el interior de una mina,
tienen comunicación con otras galerías de la misma mina y se les destina por lo general para el
almacenamiento temporal de explosivos.
Si de acuerdo al avance de la faena, se ve la necesidad de cambiar la ubicación del
polvorín, este cambio, y la habilitación del nuevo almacén, debe ser previamente solicitado a la
Autoridad Fiscalizadora correspondiente, como si se tratara de un nuevo polvorín.
3. Enterrados: Son los instalados en socavones o galerías sin comunicación a otras labores
subterráneas en actividad. Pueden también estar constituidos por una bóveda recubierta de tierra
suelta, con una techumbre adecuadamente resistente para soportarla.
4. Móviles: Son los instalados sobre equipos de transporte, que se desplazan conforme al avance
de las faenas. Su construcción debe ser totalmente cerrada e incombustible, recubierta
interiormente con material no ferroso, con puertas de acceso metálicas. Pueden también ser cajas
de transporte manual en faenas menores.
Polvorinero.
Persona encargada del almacén de explosivos, responsable de la entrega y recepción del
explosivo y sus accesorios.
Polvorinero.
Aprobará un curso de Manipulación de Explosivos.
Tener licencia para manipular explosivos al día.
Recepcionar los diferentes explosivos que lleguen a su polvorín cumpliendo con las
disposiciones indicadas en este Reglamento y en los marcos regulatorios.
Sólo entregará explosivos contra entrega de vale firmado por personal autorizado.
Mantendrá el polvorín en buenas condiciones de orden y aseo, denunciando al jefe de tronadura
de cualquier anomalía que detecte dentro del polvorín.
No permitir el acceso de persona alguna no autorizada dentro del polvorín.
Transporte de los Explosivos.
1. El camión que transporte explosivos debe ser aprovisionado de combustible con anterioridad
del carguío de explosivos. En caso de necesidad de reabastecimiento de combustible durante
el viaje, se deberá conectar el camión a tierra y despejar el área un radio mínimo de 10
metros. El conductor debe bajarse del camión observar la tarea, poner el freno de mano, no
fumar y apagar celular.
2. Todo embarque debe contar con una Guía de Libre Tránsito, extendida por la Autoridad
Fiscalizadora correspondiente al lugar donde se utilizará el explosivo. Esta guía junto con
individualizar al conductor y a quienes deben acompañarlos, identificará las características del
vehículo, indicar el o los tipos de explosivo que transporta y el peso neto.
3. La Guía de Libre Tránsito debe ser timbrada y firmada por todos los controles de Carabineros
existentes en la ruta, indicando la hora y fecha en que se efectuó este control.
4. La selección de los conductores de vehículos que trasportan explosivos y sus relevos, será
cuidadosamente realizada por las empresas del fabricante o transportistas, según el caso y
solo podrán actuar en esta actividad con el V° B° de la autoridad fiscalizadora que extiende la
guía de libre tránsito. En todo caso se debe demostrara conocimientos generales sobre el
transporte de explosivos.
5. Deben someterse a una minuciosa selección de personal, los vigilantes privados o encargados
de proteger el trasporte, a los cuales se les entregará una credencial que certifiquen la misión
que cumplen y con ella deberán identificarse ante cualquier requerimiento que se les haga en
los controles de carabineros en la carretera, mostrando además el permiso para portar armas.
6. La velocidad máxima de desplazamiento debe ser la estrictamente fijada por la autoridad para
cada tramo del camino.
7. Se debe evitar el tránsito de camiones con explosivos por las vías de las ciudades. Si no fuera
posible evitarlo, se efectuará por las partes menos pobladas y en las horas de menor
movimiento y con escoltas.
8. En caso de tempestad eléctrica el camión debe detenerse en un lugar despoblado, retirándose
las personas que lo tienen a su cargo a un sitio cubierto de los riesgos de una explosión y de las
descargas eléctricas.
9. El explosivo que se transporte debe encontrarse en buenas condiciones de estabilidad,
convenientemente embalado en cajas de madera o cartón resistentes a la deformación,
indicando en su parte exterior el tipo de explosivo y su peso neto.
Los altos explosivos no deben ser transportados juntos con aquellos que tengan el carácter
de iniciadores, tales como estopines, detonadores o cualquier otro elemento inflamable o de
fácil combustión.
MANIPULACION DE EXPLOSIVOS
• Toda persona que transporte explosivo, en forma manual, deberá tener una capacitación formal en
Manejo de Explosivos y poseer su licencia otorgada por la Autoridad Fiscalizadora.
• El explosivo se debe llevar en las bolsas (lona o cuero).
• Una persona no podrá transportar al mismo tiempo altos explosivos junto a los detonantes.
• La cantidad máxima a transportar por una persona será de veinticinco kilogramos aun cuando el
explosivo sea granulado o a base de nitrato.
• El transporte peatonal de explosivos y accesorios deberá efectuarse en distintos tiempos y no
conjuntamente. Si se necesitare realizarlo al mismo tiempo por dos personas, éstas deberán mantener
entre sí una distancia de seguridad mínima de quince (15) metros.
• Las personas que transportan explosivos en forma manual deben transportar además una bandera de
color amarillo, para advertir al resto de los trabajadores, los cuales deben retirarse y ceder el libre paso.
No podrán transportar explosivos en las manos o bolsas plásticas. Además el trabajador deberá usar
chaleco reflectante.
Definiciones.
1. Almacén de explosivos.
Son las instalaciones destinadas al almacenamiento de los explosivos y sus accesorios, incluyendo las
materias primas usadas pan su elaboración.
2. Altos explosivos.
Reglamento interno para transporte, manipulación, uso y almacenamiento
de explosivos. Se consideran altos explosivos para los efectos de almacenamiento, transporte, uso y
almacenamiento la dinamita, anfo, acuageles, slurries, emulsiones, APD, de cualquier forma y tamaño,
además la pólvora negra, cordones detonantes, guías a fuego de ignición interna (thermolita, quarricord).
3. Bolsa para explosivos.
Bolsa de lona o cuero que se usa para transportar los altos explosivos.
4. Bolsa para detonadores.
Bolsa de cuero o lona usada para el transporte de los detonadores, noneles y conectores.
5. Barra de descarga.
Barra de cobre que se instala a la entrada del polvorín y que tiene por finalidad de descargar el potencial
electrostático de las personas que ingresan al depósito. Es obligación que toda persona que ingrese se tome
de la barra para descargarse a tierra.
6. Cajón de devolución.
Cajón de color rojo que se usa para recepcionar el, explosivo deteriorado que se recoge de la marina o que se
encuentra abandonado en otro lugar, aprobado por Sernageomin y en su interior debe ser forrado totalmente
en goma.
7. Detonadores.
Se considera detonadores a los detonantes a fuego, eléctricos, noneles, primated, conectores de guía
corrientes y retardadores.
8. Explosivos.
Toda sustancia o mezcla de sustancias químicas que por la liberación rápida de su energía, en general,
produce o puede producir, dentro de un cierto radio, un aumento de presión y calor, llama o ruido. Del mismo
modo, se considera explosivo los objetos cargados con productos explosivos.
9. Herramientas no ferrosas.
Son aquellas que se construyen en un material que no produzca chispas al ser usadas o golpeadas. Se
fabrican de cobre, madera, aluminios o similares.
10. Licencia para manipular explosivos.
Son otorgados por la Autoridad fiscalizadora y tienen dos categorías; programador calculista y manipulador de
explosivos.
Capítulo V: Campos de aplicación de los explosivos
Mecánicos
Eléctricos
Nucleares
Químicos
Tipos de Explosivos
ORGANICOS
INORGANICOS
ORGANOMETALICOS
EXPLOSIVOS QUIMICOS
CLASIFICACION EXPLOSIVOS
SEGÚN NATURALEZA QUIMICA
Orgánicos: Son compuestos que se obtienen mediante nitración de sustancias
orgánicas. Su manipulación es segura y se activan mediante un iniciador o cebo.
Inorgánicos: Son componentes de las pólvoras y son directamente explosivos.
Ejemplos de estos son el clorato de potasio KClO3, el nitrato de potasio KNO3 o el
nitrato amónico NH4NO3.
Organometálicos: Se usan como cebos o iniciadores de otros explosivos. En
general son de estructura muy inestable y por ello su descomposición explosiva es
endotérmica o poco exotérmica. Tienen carácter de detonantes y basta el choque
para su descomposición. Entre ellos tenemos el fulminato de mercurio ONC-Hg-
CNO, o la azida de plomo (N3)2Pb.
INICIADORES O DETONADORES
MULTIPLICADORES
ROMPEDORES
PROPULSORES
EXPLOSIVOS SEGÚN VELOCIDAD DE REACCION
CLASIFICACION EXPLOSIVOS
•Iniciadores o detonadores: Son muy sensibles a acciones externas. Detonan y el fenómeno se
propaga a alta velocidad (superior a 10.000 m/s). Suelen ser organometálicos.
•Multiplicadores: Explosionan y se usan como amplificadores del iniciador. Entre estos tenemos la
tetralita, el exógeno y la pentrita, que son Nitroaminas.
•Rompedores: Explosionan pero se usan directamente para provocar efectos mecánicos de rotura.
Como ejemplo citaremos el TNT, la nitroglicerina, y el ácido pícrico, que son nitrohidorcarburos.
•Propulsores (explosivos balísticos o pólvoras): El fenómeno se propaga con una velocidad de
explosión lenta. Deflagran con velocidad inferior a 100 m/s (compárese con los 10.000 m/s de los
iniciadores). Entre los de naturaleza inorgánica encontramos la pólvora negra (nitrato de potasio,
carbono y azufre), o la pólvora sin humo (nitrocelulosa).
• Los materiales explosivos son compuestos o mezclas de sustancias en estado sólido,líquido que por medio de reacciones químicas de óxido reducción, son capaces detransformarse en un tiempo muy breve, de la fracción de microsegundos, enproductos gaseosos y condensados, cuyo volumen inicial se convierte en una masagaseosa que llega a alcanzar muy altas temperaturas y elevadas presiones.
• Así, los explosivos comerciales son una mezcla de sustancias, combustibles yoxidantes, que incentivadas debidamente, dan lugar a una reacción exotérmica muyrápida, que genera una serie de productos gaseosos a alta temperatura y presión,químicamente más estables, y que ocupan un mayor volumen, aproximadamente1.000 a 10.000 veces mayor que el volumen original del espacio donde se alojó elexplosivo.
Los Procesos de reacción según su carácter físico químico y el tiempo en que se realizan se catalogan
como:
a) Combustión
Puede definirse como toda reacción química capaz de desprender calor, pudiendo ser o no percibido por
nuestros sentidos.
b) . Deflagración
Es un proceso exotérmico en el que la transmisión de la reacción de descomposición se basa
principalmente en la conductividad térmica. Es un fenómeno superficial en el que el frente de deflagración
se propaga
por el explosivo en capas paralelas a una velocidad baja que, generalmente, no supera los 1.000 m/s.
c) Detonación
Es un proceso físico-químico caracterizado por su gran velocidad de reacción y formación de gran
cantidad de productos gaseosos a elevada temperatura, que adquieren una gran fuerza expansiva. En
los explosivos detonantes la velocidad de las primeras moléculas gasificadas es tan grande que no
ceden su calor por conductividad, sino que lo transmiten por choque deformándola y produciendo su
calentamiento y explosión adiabática con generación de nuevos gases. El proceso se repite con un
movimiento ondulatorio que afecta a toda la masa explosiva y se denomina onda de choque.
La energía de iniciación puede ser suministrada de varias formas, según el explosivo de
que se trate. En los explosivos deflagrantes o pólvoras basta con la energía de una
llama, mientras que en los explosivos detonantes se necesita una energía generalmente
en forma de onda de choque.
Una vez iniciado el explosivo, el primer efecto que se produce es la generación de una
onda de choque o presión que se propaga a través de su propia masa.
Esta onda es portadora de la energía necesaria para activar las moléculas de la masa
del explosivo alrededor del foco inicial energizado, provocando así una reacción en
cadena.
A la vez que se produce esta onda, la masa de explosivo que ha reaccionado produce
una gran cantidad de gases a una elevada temperatura. Si esta presión secundaria
actúa sobre el resto de la masa sin detonar, su efecto se suma al de la onda de presión
primaria, pasando de un proceso de deflagración a otro de detonación
ANFO
También conocido como NAFO o en Chile como ANFO. Su nombre proviene de las iniciales de sus componentes en
Inglés.
Ammonium Nitrate, es decir, NITRATO DE AMONIO
- Fuel Oil, Combustible derivado del petróleo, desde gasolinas a aceites de motor.
Las cantidades de Nitrato de Amonio y combustibles varían. Los porcentajes van del 90 a 97% de Nitrato de Amonio y 3 al
10% de combustible.
El Nitrato Amónico (NH4NO3)es una sal inorgánica de color blanco cuya temperatura de fusión es 160,6°C. Aisladamente,
no es un explosivo, pues sólo adquiere tal propiedad cuando se mezcla con una pequeña cantidad de un combustible y
reacciona violentamente con él aportando oxígeno. Frente al aire que contiene el 21% de oxígeno, el NA posee el 60%.
Aunque el NA puede encontrarse en diversas formas, en la fabricación de explosivos se emplea aquel que se obtiene
como partículas esféricas o prills porosos, ya que es el que posee mejores características para absorber y retener a los
combustibles líquidos y es fácilmente manipulable sin que se produzcan apelmazamientas y adherencias.
La densidad del NA poroso o a granel es aproximadamente 0,8 g/cm3, mientras que las densidades de las partículas del
NA no poroso se acercan a la de los cristales (1,72 g/cm3), pero con valores algo inferiores (1,40-1,45 g/cm3) debido a la
microporosidad. El NA de mayor densidad no se emplea debido a que absorbe peor al combustible y por lo tanto
reacciona
Entre sus características
-Tienen poca o nula resistencia al agua. (Hidroscopia), es decir, la propiedad de absorber agua.
Entonces solo se pueden utilizar con % de humedad de 9 a 10%, sobre ese valor, no se pueden usar
el ANFO a granel y se debe utilizar envueltas en plástico para retrasar lo máximo posible la absorción
de agua
Explosivos más barato (70% del consumo mundial)
-Insensible al detonador N°8, para ser iniciado necesitan un cebo (explosivo primario), el ANFO por
esta razón podría ser considerado un explosivo NO IDEAL, es decir, son muy insensibles, pero esta
misma característica es una ventaja debido a su gran seguridad, pero también podría provocar el
fallo del tiro.
Se observa un aumento en la velocidad de detonación con el aumento de la densidad de carga, son directamente
proporcionales. La densidad de carga se logra en el carguío mismo del barreno, mediante el compactado manual
del la columna o mediante la utilización de equipos de carguío. Las características explosivas del ANFO varían
también con la densidad. Conforme ésta aumenta la velocidad de detonación se eleva, pero también es más difícil
conseguir la iniciación. Por encima de una densidad de 1,2 g/cm3 el ANFO se vuelve inerte no pudiendo ser
detonado o haciéndolo sólo en el área inmediata al iniciador.
El tamaño de los granos del ANFO influye a su vez en la densidad del explosivo. Así, cuando el ANFO se reduce a
menos de 100 mallas su densidad a granel pasa a ser
0,6 g/cm3,lo que significa que si se quiere conseguir una densidad normal entre 0,8 y 0,85 g/cm 3 para alcanzar
unas buenas características de detonación será preciso vibrarlo o compactarlo.
La velocidad de detonación aumenta a medida que aumenta el diámetro del barreno, eso hasta los 9 a 10
pulgada.
Cuando al Anfo se le añade polvo de aluminio se convierte en Alanfo. Se usa para rocas masivas y con costos de
perforación altos. Lo que se quiere obtener es una densidad más grande.
Se observa un aumento en la velocidad de detonación con el aumento de la densidad de carga, son
directamente proporcionales. La densidad de carga se logra en el carguío mismo del barreno, mediante
el compactado manual del la columna o mediante la utilización de equipos de carguío. Las características
explosivas del ANFO varían también con la densidad. Conforme ésta aumenta la velocidad de detonación
se eleva, pero también es más difícil conseguir la iniciación. Por encima de una densidad de 1,2 g/cm3 el
ANFO se vuelve inerte no pudiendo ser detonado o haciéndolo sólo en el área inmediata al iniciador.
El tamaño de los granos del ANFO influye a su vez en la densidad del explosivo. Así, cuando el ANFO se
reduce a menos de 100 mallas su densidad a granel pasa a ser
0,6 g/cm3,lo que significa que si se quiere conseguir una densidad normal entre 0,8 y 0,85 g/cm 3 para
alcanzar unas buenas características de detonación será preciso vibrarlo o compactarlo.
La velocidad de detonación aumenta a medida que aumenta el diámetro del barreno, eso hasta los 9 a 10
pulgada.
Cuando al Anfo se le añade polvo de aluminio se convierte en Alanfo. Se usa para rocas masivas y con
costos de perforación altos. Lo que se quiere obtener es una densidad más grande.
HIDROGELES (SLURRIES)
Los hidrogeles son agentes explosivo constituidos por soluciones acuosas saturadas de NA, a menudo con
otros oxidantes como el nitrato de sodio y/o el de calcio, en las que se encuentran dispersos los combustibles,
sensibilizantes, agentes y espesantes y gelatinizantes la segregación de los productos sólidos.
Los hidrogeles son composiciones explosivas formuladas en términos de sistemas de oxido reducción.
Están constituidas por una parte oxidante (Nitratos Inorgánicos) y otra reductora, con suficiente cantidad de
O2 como para reaccionar violentamente con el exceso de O2 del agente
Los hidrogeles nacieron para paliar los defectos que presentaban los ANFOS sin embargo potencian al
máximo el resto de sus cualidades.
Los hidrogeles compiten ventajosamente con los ANFOS cuanto más dura y húmeda es la roca. Pero aún en
los casos en que las diferencias non sean apreciables, la mejor solución resulta una combinación de ambos,
utilizando una combinación de ambos, usando los hidrogeles como carga de fondo y los ANFOS como carga
de columna.
En comparación con los ANFOS por ejemplo presenta las siguientes ventajas:
- Por su gran insensibilidad son muy seguros, tanto en voladura como en la manipulación.
- Permiten la carga a granel con un llenado de un 100%, cualidad importantísima para que el explosivo
realice todo el trabajo útil.
- Su resistencia al agua es siempre excelente.
- Poseen elevada velocidad de detonación, densidad y potencia.
- Permiten la mecanización del procedimiento de carga. El transporte se realiza con camiones
cisterna., llenándose los barrenos con una manguera con un diámetro inferior al diámetro crítico del
explosivo como medida de seguridad para que en caso de accidente, la explosión no se propague al
camión.
Desventajas
- Precio más elevado
- Operaciones de carga menos sencillas que en el caso de los Anfos.
- Si existieran grietas en los barrenos pueden haber pérdidas en la explosión.
EMULSIONES
Este grupo de explosivos, que es el de más reciente aparición en el mercado, mantiene las
propiedades de los hidrogeles ya citados, pero a su vez mejora dos características fundamentales
como son la potencia y la resistencia al agua.
El interés de estos productos surgió a comienzos de la década de los 60, cuando se investigaban
las necesidades básicas de un explosivo para que se produjera el proceso de detonación
combinando una sustancia oxidante con un aceite mineral. Estos constituyentes han permanecido
químicamente invariables durante muchos años (nitrato amónico + gas oil), pero, sin embargo, la
forma física ha cambiado
drásticamente.
Se resumen, en el orden cronológico de aparición de los explosivos, los oxidantes, combustibles y
sensibilizadores empleados en la fabricación de cada uno de ellos. Desde un punto de vista
químico, una emulsión es un sistema bifásico en forma de una dispersión estable de un líquido
inmiscible en otro. Las emulsiones explosivas son del tipo denominado "agua en aceite» en las que
la fase acuosa está compuesta por sales inorgánicas oxidantes disueltas en agua y la fase aceitosa
por un combustible líquido inl11iscible con el agua del tipo hidrocarbonado. El desarrollo de los
explosivos ha llevado aparejado una reducción progresiva del tamaño de las partículas.
Capítulo VI: Sistemas de Iniciación de Tronaduras a Cielo Abierto
El sistema de iniciación transfiere la señal de detonación de barreno a
barreno en un tiempo preciso. La selección del sistema de iniciación
resulta crítica para el éxito de una voladura. El sistema de iniciación no
sólo controla la secuencia de disparo de los barrenos, sino que también
afecta la cantidad de vibración generada por una tronadura, el tamaño
de la fragmentación producida, el rompimiento trasero y la violencia que
puede ocurrir. Aunque el costo de los sistemas de iniciación es una
consideración importante dentro del proceso de selección, debe ser una
consideración secundaria, especialmente si el sistema de iniciación más
económico causa problemas como: vibración, rompimiento trasero o
poca fragmentación. Sería una tontería el seleccionar un sistema de
Iniciación basándose estrictamente en el costo.
EN TODO INICIADOR SE DEBE TENER UNA PRESION DE
DETONACION MAYOR QUE LA PRESION DETONACION DE LA
CARGA EXPLOSIVA QUE PRETENDE INICIAR
PD Iniciador > PD Explosiva → VD Iniciador > VD Explosivo
El grupo de variables controlables más desconocido por técnicos y operadores es el
constituido por las secuencias de encendido y los tiempos de retardo entre las
cargas de una tronadura. Los esquemas nominales de perforación con un Burden
«B» y espaciamiento «S» se modifican radicalmente con la secuencia de iniciación,
pasando a otros valores "Be» y «Se» denominados «efectivos».
Las variables indicadas no sólo influyen sobre la fragmentación, sino incluso sobre
otros aspectos básicos como el desplazamiento y esponjamiento de la roca,
sobreexcavación e intensidad de las vibraciones. Así pues, el pequeño sobrecosto
que supone emplear secuencias de iniciación más complejas se ve compensado
sobradamente con las mejoras globales de la economía de la operación.
Guías
Corriente
Conectora
Detonante
Guía Corriente
- Cordón que contiene un núcleo de pólvora negra
- Envoltura de fibra textil y/o plástica
- Transmite combustión a velocidad de orden de 0,75 (cm/seg)
- Función: Activación a Fuego
GUIA CONECTORA
- Cordón mas delgado que el anterior con un núcleo de pólvora negra
- Transmite una combustión a una velocidad entre 1,5 a 10 (cm7seg)
- Función: Activación o Encendido a fuego, conexión y secuencia
- Se utiliza exclusivamente para propagar el encendido a un conjunto de guías corrientes a
través de una pequeña capsula metálica que contiene una pastilla de material
pirotécnico.
GUIA DETONANTE
- Cordón que contiene un núcleo de un explosivo detonante (PETN) recubierto por fibras
sintéticas y una superficie exterior de plástico
- Transmite detonación a velocidad de 6.000 a 7.000 m/s
- Se especifican según cantidad de explosivo por unidad de longitud (1-40 gr/m)
- Función: Conexión e Iniciación
• CONTROL DE TRONADURA
• COMO SE DETERMINA EL N° DE TIROS QUESE DEBE TENER EN LA MALLA
- N° DE TIROS A LO ANCHO DE LA TRONADURA (NA)
• NA = ANCHO BANCO / BURDEN
- N° DE TIROSA LO LARGODE LA TRONADURA (NL)
• NL = LARGO TRONADURA / ESPACIAMENTO (E)
- N° TOTAL DE LOS TIROS (M)
• M = (NA x NL)
EJEMPLO
- En una Tronadura se debe remover 35.100 toneladas de roca con una densidad de 2,6 ton/m3, si el banco en explotación
ofrece 3 caras libres con un ancho de 30 metros y una longitud de 45 metros. Si el burden es 4,57 metros y el espaciamiento
es 1,3 veces el burden. Calcule: Número de Tiros a lo ancho, a lo largo y Numero de Tiros Totales
- DATOS
- Burden: 4,57 Espaciamiento=1,3*B Densidad=2,5 ton/m3 Largo Banco=
- Numero de Tiros a lo Ancho:
N° Tiros a lo Ancho = Ancho/Burden = 30/4,57= 7
- Número de Tiros a lo largo:
N° Tiros a lo largo = Largo/Espaciamiento
Espaciamiento = 1,3 x Burden = 1,3 x 4,57 = 6 metros
N° Tiros a lo largo = Largo/Espaciamiento= 45/6 = 8
- Número de Tiros Totales
N° Tiros Totales = NA x NL = 7 x 8 = 56 Tiros
• CONTROL DE TRONADURA
• Tonelaje de Influencia:
• Es el tonelaje de Roca que es capaz de remover 1 tiro por sí solo.
• Tin = B x E x Hb x δroca insitu
• Donde:
• Tin = Tonelaje de Influencia
• B = Burden
• E = Espaciamiento
• Hb = Altura de Banco
• δroca insitu = Densidad de Roca antes
• de tronar (peso/Volumen, Ton/m3)
• CONTROL DE TRONADURA
• FACTOR DE CARGA:
• Se define como la cantidad de explosivo a utilizar en un barreno (tiro) de longitud y Φ(diámetro) conocidos, necesario para remover el tonelaje de influencia. Generalmente seexpresa en las siguientes unidades:
• Gr. Explosivo / Ton. A Remover
• F.C.= Qe / Tin
• Para Calcular los gramos de explosivo
• Qe = Cantidad de Explosivo
• Qe = Volumen Tiro x δexplosivo confinado [gramos]
• Qe = π/4 x Φ2 x (HT – T) x δexplosivo confinado
COMO ESTIMAR EL FACTOR DE CARGA PARA UNA
TRONADURA
MINERIA DE SUPERFICIE:
El Factor de Carga de la Tronadura es el Explosivo Utilizado para remover todo el bloque dematerial.
La dosificación de explosivo no es estándar necesariamente, esto porque en los tiros de lasegunda corrida hacia atrás, la dosificación es igual para todos los tiros por lo general.
El caso especial es para los tiros de la primera corrida donde el tonelaje de influencia de los tirosdepende de como viene el corte anterior, ya sea por el resultado de fragmentación que presentael talud o por el resultado de la extracción anterior.
CONSIDERACIONES ESPECIALES PARA BURDEN
COMO ESTIMAR EL FACTOR DE CARGA PARA UNA TRONADURA
MINERIA DE SUPERFICIE:
El Factor de Carga de la Tronadura es el Explosivo Utilizado para remover todo elbloque de material.
La dosificación de explosivo no es estándar necesariamente, esto porque en los tirosde la segunda corrida hacia atrás, la dosificación es igual para todos los tiros por logeneral.
El caso especial es para los tiros de la primera corrida donde el tonelaje de influenciade los tiros depende de como viene el corte anterior, ya sea por el resultado defragmentación que presenta el talud o por el resultado de la extracción anterior.
En el caso de la voladura tendremos que definir la envergadura de nuestra voladura, es decir la cantidad de tonelaje a remover por voladura y la frecuencia con que esta tarea será realizada.
Para esto definiremos:
TT = Tonelaje total a remover por tronada (toneladas)
T = Tonelaje total a remover por período (toneladas)
de lo cual podremos calcular nuestra frecuencia de voladuras como:
FT = T / TT (tron/período)
o puede darse el caso que tengamos definido primero la frecuencia de tronaduras y debamos calcular el tonelaje a remover por tronada como:
TT = FT / T (ton/tron)
Con TT definido, debemos determinar las características de nuestra voladura, lo cual se logra conociendo:
f = Diámetro del tiro (metros).
L = Longitud total del tiro perforado (metros).
Tac = Taco (metros).
Lce = Longitud de la columna explosiva (metros).
Vce = Volumen de la columna explosiva (metros cúbicos).
Dce = Densidad equivalente del explosivo a utilizar en la columna referida a ANFO normal (Gramos/m3).
Cex = Carga explosiva por tiro (gramos)
FCt = Factor de carga del tiro (gramos por tonelada ligado a un
Con esto obtenemos:
Lce = L – Tac (m)
Vce = p x (f /2)2 x Lce (m3)
Cex = Vce x Dce (gr)
FCt = Cex / Tt (gr/ton)
Con esto tenemos el factor de carga de un tiro particular, el cual no necesariamente representa elfactor de carga total de material a volar (FCT), ya que dentro de un mismo volumen a remover enel polvorazo (voladura) pueden existir tiros con mayor o menor factor de carga individual, por loque para definir el factor de carga de la volada, será necesario sumar los valores de las “cargasindividuales” de cada tiro y dividirlas por el tonelaje total a remover en la volada.
FCT = (S Cexi) / TT (grs/ton)
Teniendo el valor del factor de carga, se puede estimar las cantidades totales de explosivos autilizar por período y con ello determinar las características del suministro de explosivos(cantidades, frecuencia, almacenamiento, etc.).
Otro aspecto importante que deberá considerarse en el diseño de tronaduras,es la cantidad y características de los accesorios de tronadura y el diseño delamarre, con lo cual quedará totalmente definida la operación unitaria. Estoúltimo estará sujeto a las condiciones en que se realicen las tareas detronadura, pudiendo variar en función de las necesidades de la operación.
Dentro de algunas consideraciones especiales para tronadura secundaria, se puede mencionar la necesidad de definir las características del material que será considerado como sobre tamaño (colpas o bolones) y la frecuencia de aparición de estas, sobre la base de estudios en terreno o experiencias de otras faenas. Este punto es relevante cuando dicha frecuencia es alta, ya que la tronadura secundaria incrementa los costos globales de voladura.
TRONADURAS CON UN FRENTE LIBRE APERTURA DE BANCO
TRONADURAS CON UN FRENTE LIBRE APERTURA DE BANCO
CAPÍTULO VII: TRONADURA CONTROLADALa mejor manera para que esta fuerza no dañe la paredes es controlar la energía explosiva
(Tronadura controlada).
“En toda mina debe existir un punto de equilibrio entre el costo de la TC y el costo de conservar
la estabilidad de las paredes del rajo”
• Desacoplamiento. Se refiere a la práctica de usar una carga de diámetro más pequeño que la del hoyo de tronadura a cargar. Un menor diámetro sirve primero al propósito de reducir la presión efectiva de la detonación (menor daño), con reducción de la presión peak de hoyo.
• Generalmente se considera a la presión de detonación responsable del fracturamiento de la roca alrededor del hoyo de tronadura. Rocas masivas de resistencia alta, usualmente requieren una presión de detonación alta para una fragmentación óptima.
El objetivo de la tronadura controlada es evitar el rompimiento de la roca fuera de límites
previamente establecidos, es decir evitar la sobrerotura (overbreak). Es un método especial que
permite obtener superficies de corte lisas y bien definidas, al mismo tiempo que evita el
agrietamiento excesivo de la roca remanente, con lo que contribuye a mejorar su estabilidad,
aspecto muy importante en trabajos subterráneos de orden permanente, para prevención de
desplome de techos y otros riesgos, y en superficie para la estabilidad de taludes en cortes de
laderas.
• Consiste en el empleo de cargas explosivas lineales de baja
• energía colocadas en Pozos (barrenos) muy cercanos entre sí, que se disparan enforma simultánea para crear y controlar la
• formación de una grieta o plano de rotura continuo, que límite
• la superficie final de un corte o excavación.
• TEORÍA DEL MÉTODO
• Una carga explosiva convencional acoplada (llena completamente)
• un Pozo(Perforación), al detonar crea una zona adyacente en la quela resistencia dinámica a compresión de la roca es ampliamentesuperada, triturándola y pulverizándola. Fuera de esa zona detransición, los esfuerzos de tracción asociados a la onda decompresión generan grietas radiales alrededor de todo el pozo, loque se denomina fisuramiento radial.
• Cuando son dos las cargas que se disparan simultáneamente, esasgrietas radiales tienden a propagarse por igual en todas direcciones,hasta que por colisión de las dos ondas de choque en el puntomedio entre pozos, se producen esfuerzos de traccióncomplementarios perpendiculares al plano axial.
Las tracciones generadas en ese plano superan la resistencia
dinámica a tracción de la roca, creando un nuevo agrietamiento
y favoreciendo la propagación de las grietas radiales en la dirección de corteproyectado, lográndose esto en especial cuando dos pozos son cercanos.Posteriormente estas grietas se amplían y extienden bajo la acción de cuña delos gases de explosión que se infiltran en ellas. La propagación preferencial enel plano axial junto con el efecto de apertura por la presión de gases permiteobtener un plano de fractura definido. Según esto, el mecanismo de trabajode una tronadura de contorno comprende a dos efectos diferentes: unoderivado de la acción de la onda de choque y otro derivado de la acción de losgases en expansión.
La presión de gases es clave en la tronadura controlada, por lo que se debetratar de mantenerla hasta que complete la unión de las grietas que partende los pozos adyacentes. Esto se conseguirá adecuando la longitud deretacado para evitar el escape prematuro de los gases a la atmósfera.
DIFERENCIAS ENTRE LA tronadura CONVENCIONAL YLA tronadura CONTROLADA
En la práctica el método de tronadura controlada requiere de ciertas condiciones que la diferencian del método convencional, como se muestra a continuación:
TRONADURA CONVENCIONAL:Los pozos de la tronadura normal destrozan la roca por interacción entre sí, con predominio de fracturamiento radial; para lograr este efecto es necesario mantener ciertas condiciones, como:
1. Relación de espaciamiento a burden:E = (1,3 a 1,5) x B2. Relación de acoplamiento (diámetro de barreno a diámetro de cartucho): máxima de 1,2 a 1, buscando un adecuado confinamiento y atacado del explosivo.3. Distribución de la carga explosiva, ocupando en promedio los 2/3 de la longitud del barreno (66%) procurando la mayor concentración de carga al fondo del mismo.4. Uso de taco inerte para retener la explosión en el barreno el mayor tiempo posible, y para mejorar el grado de confinamiento.5. Empleo de explosivo con la mayor potencia rompedora y empuje dentro de la relación energía/costo, para las características de la roca.6. Disparo de todos los tiros de la tronadura siguiendo un orden de salida, espaciados en tiempo de acuerdo a un esquema de secuencias.
TRONADURA CONTROLADA
A diferencia de los pozos de tronadura normal, los de tronadura controlada deben espaciarse de tal modo,
que las fracturas creadas se dirijan a los puntos de menor resistencia, es decir, pozo a pozo, alineándose
para formar un plano de corte,
con lo que se disminuye o elimina la formación de fracturas radiales.
Entre sus condiciones fundamentales tenemos:
1. Relación de espaciamiento a burden inversa a la normal; es decir menor espaciamiento que burden,
usualmente:
E = 0,5 a 0,8 B.
2. Explosivo de mucho menor diámetro que el del tiro para que la relación de desacoplamiento sea mayor que
la convencional de 2,1 a 1.
3. Carga explosiva linear distribuida a todo lo largo del pozo preferentemente con cartuchos acoplables, o en
ciertos casos carga amortiguada con espaciadores.
4. Taco inerte solamente para mantener el explosivo dentro del pozo, no para confinarlo.
5. Empleo de explosivo de baja potencia y velocidad.
6. Disparo simultáneo de todos los pozos de la línea de corte, sin retardos entre sí, y sólo después de la
tronadura principal. (Es conveniente un intervalo mínimo de 60 a 100 ms entre el último tiro de la tronadura
principal y los tiros de la línea de corte periférica).
7. Mantener el alineamiento y paralelismo de los pozos, de acuerdo al diseño del corte a realizar, de lo
contrario no hay buen resultado.
• Ventajas de la tronadura controlada
• Produce superficies de roca lisas y estables.
• b. Contribuye a reducir la vibración de la tronadura principal y la sobreexcavación,
con lo que se reduce también la proyección de fragmentos y los efectos de
agrietamiento en construcciones e instalaciones cercanas a la tronadura. También
facilita el transporte de los detritos de tronadura, por su menor tamaño.
• c. Produce menor agrietamiento en la roca remanente. Es importante tener en
cuenta que la tronadura convencional, según la carga y el tipo de roca puede afectar
a las cajas techos a profundidades de hasta 1,50 y 2,00 m debilitando la estructura
en general, mientras que la tronadura controlada sólo la afecta entre 0,20 y 0,50 m,
contribuyendo a mejorar el autosostenimiento de las excavaciones.
• d. En minería puede ser una alternativa para la explotación de estructuras débiles e
inestables.
Desventajas de la tronadura controlada
a) Mayor costo que la tronadura convencional por requerir más
perforación y empleo de explosivos especiales o acondicionados a
propósito.
b) Mayor demora en la obra, por el incremento del trabajo de
perforación.
c) En algunos tipos de terreno no llega a dar los resultados
esperados, como por ejemplo en material detrítico incompetente o
deleznable. Mejores resultados por lo general se obtienen en rocas
homogéneas y competentes.
Son varias las técnicas para tronadura controlada
desarrolladas en los últimos años, muchas veces
específicamente para un problema particular, pero las más
aplicadas son:
- tronaduras de precorte
- tronadura de recorte
- tronaduras amortiguadas
Estas técnicas se efectúan tanto para trabajos
subterráneos como en superficie.
TIROS QUEDADOS
• Son los tiros que al realizar la tronadura no detonan, es decir, no seactivan, por tanto quedan el explosivo en el pozo, por lo que resiste unpeligro y una dificultad para efectuar en forma normal el carguío delmaterial tronado.
• También se considera como tiro quedado los que parcialmente nodetonan, es decir, si la carga de columna en alguna parte del pozo no lohace, quedando restos de explosivo.
CAPÍTULO IX: Procedimiento de detección de tiros quedados y su eliminación
Tronadura DE RECORTE
Consiste en la tronadura de una fila de pozos cercanos, con cargas desacopladas, pero después
de la tronadura “principal” o de producción. El factor de carga se determina de igual forma que
para los pozos de precorte, pero como esta técnica implica el arranque de roca hacia un frente
libre, el espaciamiento normalmente es mayor que en el precorte, pudiendo ser determinado por la
ecuación:
E = (16 x Ø)
Donde:
E : espaciamiento.
Ø : diámetro del pozo vacío.
El disparo es también en dos etapas, primero los pozos de producción y después, con una
diferencia de unos 100 ms, los de recorte.
Las condiciones de confinamiento de ambas son diferentes, en el precorte mientras no sale la
tronadura principal en burden es infinito, en tanto que en el recorte el burden tiene una distancia
definida y razonable, después de haber salido la tronadura principal, de modo que puede ser
estimado en el diseño de la tronadura.
Artículo 526
Después de cada disparo se deberá examinar el área para detectar lapresencia de tiros quedados.
La persona que detecte tiros de este tipo, dará cuenta inmediata alSupervisor, procediéndose a resguardar el lugar y a eliminarlos siguiendo lasinstrucciones establecidas en los procedimientos de trabajo fijados para talefecto por la Administración.
En la eliminación de tiros quedados el Supervisor debe estar presentedurante toda la operación, empleando solamente el personal mínimonecesario, despejando previamente el área comprometida de personal yequipos no relacionados directamente con la operación.
Artículo 527
En los tiros quedados, cargados con mezclas explosivas sobre la base de nitratos, se sacara el taco
y a continuación se anegara con agua, se colocara un cebo y se tronara.
Si se trata de tiros quedados cargados con explosivos que no sean sobre la base de nitratos, se
debe sacar el taco hasta dejar el explosivo a la vista y luego se tronara.
En tiros cargados con nitrocarbonitratos en que el cartucho del cebo es de un diámetro lo
suficientemente menor que el diámetro de la perforación, para que el agua a presión haga salir con
facilidad el cebo, el Administrador podrá autorizar esta modalidad, dirigida por un supervisor.
vez recuperado el cebo deberá extraerse inmediatamente el detonador.
Si por razones técnicas u otras, el Administrador deseare establecer un método diferente para
eliminar tiros quedados, podrá implantarlo, una vez que sea aprobado por el Servicio. El Servicio.
Tendrá un plazo de treinta (30) días para responder la solicitud de aprobación diferente a la
establecida en el Reglamento, en cuanto al método de eliminación de tiros quedados, desde la
fecha de presentación de ella en la Oficina de Parte.
Artículo 528
En toda faena minera, será obligatorio llevar un registro de tiros quedados, como
asimismo, elaborar los procedimientos pertinentes para eliminarlos, de acuerdo al tipo de
explosivo utilizado y sistema de iniciación aplicado. Con relación a ello se deberán
adoptar las siguientes medidas mínimas:
a) Ante la presencia de un tiro quedado, se deben suspender de inmediato los trabajos,
procediendo a aislar el sector.
b) La supervisión responsable deberá adoptar las medidas pertinentes para eliminar esta
condicionen forma inmediata.
c) Iniciar la investigación pertinente para determinar las causas del problema.
Artículo 529
El cartucho del cebo para iniciar un tiro quedado debe ser de igual o de mayorpotencia que el usado en el cebo original. Este cartucho debe ser primado con cordóndetonante o un detonado de las mismas características del cebo original.
Artículo 530
Los tiros quedados serán eliminados en el turno en que se detecten; si por algunarazón, no es posible hacerlo, se deberá informar al Supervisor del turno siguiente a finque proceda conforme al Reglamento General de Explosivos aprobado por el Servicioy a los procedimientos internos establecidos por la Administración. Durante estetiempo, el área comprometida deberá permanecer aislada.
Artículo 531
En toda mina deberá existir un libro para la información de los tiros quedados y sueliminación. Los Supervisores anotaran en dicho libro los tiros quedados detectados,eliminados o sin eliminar y respaldaran esta información con su firma.
• Falla del iniciador con fulminantes
Falla de fabrica. Falta de fuerza para iniciar. Mal ajuste de la mecha. Demasiada separación entre pólvora de la mecha y la carga del fulminante. Deterioro por humedad. Falla del conector de mecha rápida.
Falla de la mecha o del cordón detonante
Falla de fabrica:
Discontinuidad del alma de pólvora o de pentrita.
Velocidad de quemado irregular.
Falla en el forro que permite el humedecimiento del explosivo.
Rompimiento bajo tensión al ser estirado.
Fallas por maltratos:
Doblez o Aplastamiento.
Fragmentos volantes durante el disparo
• Fallas del explosivo:
*Uso de explosivos en malas condiciones, deteriorado o humedecido (sus posibles causas son un almacenaje muy prolongado en ambientes inadecuados. *Condiciones ambientales: Se observa que algunos explosivos pierden cualidades cuando son empleados en condiciones ambientales adversas como exceso de frio, calor, incluso altitud. Así muchos hidrogeles pierden sensibilidad y capacidad de transmisión en lugares elevados y muy fríos. *Sensitividad: El uso del iniciador inadecuado. A modo de ejemplo: Un agente de tronadura tratado de iniciar directamente con un fulminante común. *Un taco exagerado puede insensibilizar al explosivo. *Uso del explosivo inadecuado para determinado trabajo. Quien debe de buscar las causas que lo originan y mejore es el supervisor.
FIN
MUCHAS GRACIAS
