7. VOLADURA DE BANCOS EN LA PRÁCTICA
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Ing. Roberto Roque Pulcha
VOLADURA DE BANCOS
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Para entender mejor lo que se expone, se ilustra los términos más usuales en la voladura de bancos. En la siguiente figura.
PARÁMETROS DE LA ROCA
• Los parámetros de la roca, que deben considerarse para comprender el proceso de voladura, son: densidad, velocidad de propagación, impedancia, absorción de energía, resistencia a la compresión, tenacidad, y estructura.
• Las clases prácticas para conocer y caracterizar las rocas son:
Ser un buen geólogo.
Ser un buen perforista.
NOMENCLATURA DE VOLADURA DE BANCOS
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PARAMETROS DE DISEÑO DE UN TALUD EN
MINERÍA SUPERFICIAL
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INTERACCION DE EVENTOS T1 A T4 EN LA VOLADURA DE UN BANCO
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FENOMENOS CAPTADOS DE IMÁGENES VIDEOGRAFICOS
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EFICIENCIA DEL EXPLOSIVO (CREACIÓN DE UNA RED DE FRACTURAS)
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Ecuación 1
Donde: EPT = Término para performance del explosivo (por sus siglas en ingles)
ρe = Densidad del explosivo en gm/cc
VR= Velocidad sónica en la roca (km/s)
D = Velocidad de detonación (km/s)
R = Ratio de desacoplamiento (volumen del taladro/volumen del explosivo)
E = Rendimiento máximo del explosivo calculado en (kcal/g)
Donde EM = Valor no-ideal, ET= Teórico
e
e
TE
E
R
I
V
D
V
DI
D0.36EPT
M
R
2
R
2
2
VELOCIDAD SÓNICA
Ecuación 2.
Donde: VP =Velocidad sónica de la roca
E = Modulo de Elasticidad del Young
θ = Densidad de la roca, g/cc
γ = Ratio de Poisson
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I2-I
-IE VP
MODELO FÍSICO DE UNA REACCIÓN DE DETONACIÓN DE UN
EXPLOSIVO EN UN MACIZO ROCOSO
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VOLADURA DE BANCOS
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Hacer de Geólogo ayudará a caracterizar mejor el macizo rocoso, la presencia de zonas de debilidad tales como fallas, cavidades de solución o zonas de roca incompetente, muestras de roca fresca pueden ser usados para determinar la dureza y densidad.
Hacer de un perforista observador, puede ser también de gran ayuda para determinar las variaciones de la roca que no se muestran en la superficie. Ejemplo:
• Baja penetración, excesivo ruido y vibración, indican que la roca es dura y será difícil fragmentarla.
• Penetración rápida y perforadora quieta indica que es una roca suave.
• Falta de resistencia a la penetración, acompañado por falta de detritus y aire, indica que es una zona de vacíos.
• Falta de detritus, aire y agua, indican también que existen zonas de grietas subterráneas.
• también es posible controlar el color y naturaleza de los detritus para saber sobre que material se esta perforando.
VOLADURA DE BANCOS EN LA PRÁCTICA
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• Diseño de un taladro y una malla de taladros
• Factor de carga
• Consideraciones geológicas y topográficas
• Diseño del secuenciado
• Carguío de taladros
• Problemas comunes en el rendimiento de las voladuras
FRACTURAMIENTO Y FRAGMENTACIÓN
Fracturado / Fragmentado
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Dinámico
Gas
Movimiento
PROCESO DE FRACTURAMIENTO
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A - Cráter
B - Banco
C – Fondo libre
D – Bolones
AUMENTO DE CARAS LIBRES
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ATRIBUTOS
• Existencia de 2 caras libres
• Taladro paralelo a la cara libre
• Taladros múltiples
• Tipo de voladura mas utilizado
¿PORQUÉ SE UTILIZA ESTA TÉCNICA?
• Es fácil perforar taladros verticales
• La cara libre permite fácil rotura
• Bajo costo de voladura
VOLADURA DE BANCOS EN LA PRÁCTICA
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L = Altura de banco
H = Profundidad de taladro
B = Burden
S = Espaciamiento
J = Sobreperforación
T = Taco
PC =Columna de carga
TERMILOLOGÍA
PARAMETROS DE LA VOLADURA
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FACTOR DE BURDEN
KB= 30(SGex/1.4)1/3(160/Wtrk)1/3
SGex = Peso especifico del explosivo (g/cm3)
Wtrk = Unidad de peso de roca por volumen (lb/pies3)
B = dx x KB
dx = Diámetro del explosivo
Rango del K: 25-35
ECUACIÓN DE ASH
RELACIÓN DE ESPACIAMIENTO DE ASH
S = B x (1.4 to 2)
REGLAS GENERALES PARA CANTERAS/MINAS A TAJO
ABIERTO UTILIZANDO ANFO
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Densidad de ANFO = aprox. 0.8 g/cm3
Gravedad Especifica de roca: 2.5
• Factor de carga = 1 lb/yd3 (0.6 kg/m3)
• Alto → Fragmentos pequeños
• Bajo → Fragmentos grandes
• Altura de banco = 100 a 120 x Diámetro de taladro
Ejem. 4 pulg de taladro => 33 a 40 pies de altura de banco
Ejem. 10 pulg de taladro => 80 a 100 pies de altura de banco
ALTURA DE BANCO PEQUEÑO
• Muy rígido
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• Pobre rotura
• Bajo factor de carga
• Salida del taco
• Rocas volantes
ALTURA DE BANCO MUY GRANDE
• Difícil de perforar
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• Desviación de taladro
• Burden y espaciamiento variable
• Rocas volantes
• Sobretamaños
• Toes ó repies
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ALTURA DE BANCO NORMAL
Altura de banco necesita que
sea aprox. 4 veces Burden.
H = 4B
B
(Según ASH)
Burden = 24 x Diámetro del taladro
Ejem. 4 pulg. → 8 pies Burden
Espaciamiento = 36 x Diámetro de taladro
Ejem. 4 pulg. → 12 pies de espaciamiento
ATACADO
Utilizar de preferencia roca chancada
Taco = 0.7 a 1.4 x Burden
Tamaño de roca = 1/8 del diámetro de taladro
Ejem. 4 pulg de taladro => 8 pies de 1/2 pulg. de roca chancada
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ALTURA DE BANCO NORMAL
(Según ASH)
Sobreperforación = 1/3 x Burden
Nota: Si el fondo de banco se encuentra sobre un estrato, no requiere
Sobreperforación
SOBREPERFORACIÓN
Ejem. 4 pulg. taladro => 8/3 pies (3pies) de sobreperforación
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6 PULG DE DIÁMETRO DE TALADRO EN UNA CANTERA
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Altura de banco= 60 pies
12 Pulgadas = 1pies
Espaciamiento= 18 pies
Taco= 12 pies de ¾ pulg de roca chancada
Sobreperforación= 4 pies
EJERCICIO
Burden = 24 x Øtaladro = 12 pies
mkgdPE
W /1277
2
pielbdpW /34.0 2
3/cmgdensidadp
Utilizar tabla de fabricante de explosivos
Donde:
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DENSIDAD DE CARGA (Kg/m)
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DENSIDAD DE CARGA DE EXPLOSIVOS Y AGENTES DE
VOLADURA
Expresado en Kg de explosivo por metro lineal de taladro.
• 50/50 Mezcla de Emulsión
• 6 pulg. de taladro
• 50 pies de columna de carga
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pielbW /625.1341.0 2
lbWtTotal 765503,15
PROBLEMA
REGLAS GENERALES PARA CANTERAS/MINAS A TAJO
ABIERTO UTILIZANDO EMULSIONES Y MEZCLAS
Densidad = aprox. 1.2 g/cm3
Burden = 30 x Diámetro de taladro
Ejem. 4 pulg → 10 pies de Burden
Espaciamiento = 42 x diámetro de taladro
Ejem. 4 pulg → 14 pies de espaciamiento
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30
TIPOS DE MALLAS
O O O
O O O
O - s - O O
B
O O O
O O O
O O O
ALTERNA
CUADRADA RECTANGULAR
TACOS INTERMEDIOS
Taladro seco, usar 6 x diámetro de taladro
Taladro con agua, usar 12 x diámetro de taladro
Ejem. Seco 4 pulg → 2 pies de taco intermedio
Ejem. Húmedo, 4 pulg → 4 pies de taco intermedio
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DISEÑO DEL TIEMPO DE RETARDO ENTRE TALADROS ES
CRÍTICO
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• Permite que la roca salga afuera.
• Provee una nueva cara libre.
• Determina la dirección del movimiento.
• Reduce vibraciones del terreno.
• Controla la salida según lo que uno diseña.
• Controla la fragmentación.
DETERMINA LA DIRECCIÓN DEL MOVIMIENTO (1)
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4 3 2 1
1 2 3 4
DETERMINA DIRECCIÓN DEL MOVIMIENTO (2)
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CONTROLA LA CARGA PARA EVITAR VIBRACIONES (1)
1 TALADRO
2 TALADROS
1 1
1 2
X
2 X
X
CONTROLA LA CARGA PARA EVITAR VIBRACIONES (2)
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UN TALADRO
X
BURDEN GRANDE
> X
FUERA DE SECUENCIA
2 1
?
EFECTO SOBRE LAS VIBRACIONES DE TERRENO
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• Retardo optimo para una mínima vibración
Medir la ubicación especifica
Frecuencias antiresonantes
Puede no ser optimo para la fragmentación
EFECTO DE TALADRO A TALADRO SOBRE LA
FRAGMENTACIÓN Y SALIDA
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• Sin retardo.
Buena salida
Mala fragmentación
• Retardo de periodo corto (3-5) ms/m de burden.
Buena salida
Buena fragmentación
• Retardo de periodo largo.
Mala salida
Buena fragmentación
REGLAS GENERALES PARA RETARDOS MINIMOS
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• Taladro a Taladro
3 ms por metro de burden
• Fila a Fila
10 ms por metro de burden
EJEMPLO (1)
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Burden? 2.5 m
100 mm de taladro ANFO
Así, no hay problema para pequeños diámetros
Espaciamiento 3.5 m
Retardo de taladro 9 ms min.
Retardo de fila a fila 25 ms min.
EJEMPLO (2)
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Burden? 7.5 m
300 mm taladro ANFO
Así, existe problemas potenciales para diámetros grandes
Espaciamiento 10.5 m
Retardo de taladro a taladro 24 ms min.
Retardo fila a fila 75 ms min.
42
FILAS RECTAS
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
11 12 13 14 15
Cara Libre
RETARDO SECUENCIADO (1)
Salida V
O4 O2 O1 O2 O4
O6 O4 O3 O4 O6
O8 O6 O5 O6 O8
RETARDO SECUENCIADO (2)
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Salida en
Echelon
O1 O2 O3 O4 O5
O3 O4 O5 O6 O7
O5 O6 O7 O8 O9
RETARDO SECUENCIADO (3)
44
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7.8 PROBLEMAS COMUNES EN EL
RENDIMIENTO DE VOLADURA DE ROCAS
Ing. Roberto Roque Pulcha
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PROBLEMAS COMUNES EN EL RENDIMIENTO DE VOLADURA DE ROCAS
Patas, toes, repies
Rotura hacia atrás
Sobretamaños
Tiros cortados
Presencia de agua
Excavación del escombro
Rocas volantes
PATAS, TOES, RESPIES
Muy grande el Burden en el pie de banco
Energía insuficiente en el fondo del taladro
Mala perforación
Tiros fallados
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ROTURA HACIA ATRAS
Retardo insuficiente en la ultima fiIa.
Mucha carga en la última fila.
Voladura mal orientada según su geología.
“Considerar el uso de Precorte”.
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RETARDO INSUFICIENTE EN LA ÚLTIMA FILA
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• Mucha carga en al última fila
• Voladura mal orientada a su geología
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SOBRE-TAMAÑOS (BOLONERIA)
• Factor de carga muy bajo
• Discontinuidad de rocas
• Diámetros muy grandes
• Tiros cortados
• Deficiente perforación
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TIROS CORTADOS
PRINCIPALES CAUSAS
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Voladura no activada totalmente
La roca se ha movido según su
buzamiento
PRESENCIA DE AGUA
FUENTES
• Agua superficial por lluvias
• De las rocas como
• Bombeo de agua de los taladros
• Uso de mangas
• Cargar con explosivos resistentes al
agua
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DEFINICIÓN: Cualquier roca de voladura que va donde no debería
CAUSAS
• Collar.
– Taco insuficiente.
– Columna de carga hasta el cuello.
– Retardo muy corto entre taladros que salen fuera de la secuencia.
• Cara libre.
– Desviación del taladro, cerca de la cara libre.
– Burden inadecuado.
PROYECCIÓN DE ROCAS O ROCAS VOLANTES “FLYROCKS”
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56
57
CAUSA DE ROCA VOLADORA
Mal alineamiento de taladro
Cara Libre
(Burden insuficiente en pie de banco)
58
CAUSA DE ROCA VOLADORA
Excesivo Factor de Carga
Mal alineamiento de taladro
Cara Libre
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CAUSA DE ROCA VOLADORA
Taco pequeño
60
CAUSA DE ROCA VOLADORA
Insuficiente distancia en la cresta
61
CAUSA DE ROCA VOLADORA
Atacado adicional sin confinar
62
CAUSA DE ROCA VOLADORA
Existencia de estrato suave
63
CONTROL DE ROCA VOLADORA
Tacos intermedios
64
CAUSA DE ROCA VOLADORA
Existencia de cavidad
65
CONTROL DE ROCA VOLADORA
Tacos intermedios
66