83749_MATERIALDEESTUDIO-PARTEIB

21 41

   A    L    L    A    M    E    D    O     Ñ    E h    S    I    D a

El diseño y la selección de la MEC dependen del macizo rocoso. Ph.D. - Carlos Agreda Turriate - [email protected] - Consultor Intercade

42

OBJETIVOS DE LA VOLADURA CONTROLADA El principal objetivo de la voladura controlada es reducir y distribuir mejor las concentraciones de cargas explosivas; de tal tal ma mane nera ra de dism dismiinu nuir ir el frac fractu tura rami mien ento to y el debilitamiento de las paredes circundantes.

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22 43

Todos estos métodos de voladura controlada son diseñados para crear una baja conc concen entr trac ació ión n de la en ener ergí gía a producida por la detonación de una MEC por pie2 de área que conf confor orma ma el pe perí ríme metr tro o de la labor minera. Esta Esta ba baja ja conc concen entr trac ació ión n de energía en las paredes finales de las diversas labores mineras puede conseguirse mediante la aplicació ción de los cri criterio rios técnico-científico-económicos.

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1. Desaco Desacopla plando ndo las mezcla mezclas s explos explosiva ivas s comerci comerciale ales s (decoupling ). ). 2. Espa Espaci cian ando do (decking ). ).

las las

mezc me zcla las s

expl explos osiv ivas as

come comerc rcia iale les s

3. Usando Usando mezclas mezclas explos explosiva ivas s comerci comercial ales es que en el momento de su detonación produzcan menor energía. 4. Disminuyendo el diámetro de los taladros (BHφ). 5.  Cambiando las mallas de perforación y voladura (B x S), etc.

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23 45

Reduced charge and subdrill in the last row

MODIFIED PRODUCTION BLAST DESIGN IN FAVORABLE CONDITIONS

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BASE MATEMATICA DE LA VOLADURA CONTROLADA Varios investigadores a nivel mundial han demostrado que la voladura controlada demanda que la presión de los gases producida por la detonación de una MEC cargada dentro de los taladros exceda la resistencia tensional dinámica del macizo rocoso, la cual es menor que la resistencia compresiva dinámica del macizo rocoso. Por otro lado, se ha demostrado a nivel mundial que las propiedades dinámicas del macizo rocoso son aproximadamente dos veces las propiedades estáticas de este. Ph.D. - Carlos Agreda Turriate - [email protected] - Consultor Intercade

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24 47

La presión de detonación de las MEC (P 2) actúa sobre las paredes del taladro. Se sabe que la presión de detonación de la MEC (P2) será función de lo siguiente: 

Propiedades físico-químicas de la MEC

  Diámetro

del taladro (BHφ)

  Acoplamiento

de la MEC, etc.

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También se sabe que la resistencia tensional dinámica del macizo rocoso es aproximadamente diez veces menor que la resistencia compresiva dinámica de este. La fenomenología de la voladura controlada se muestra en la figura N.º 1. Ph.D. - Carlos Agreda Turriate - [email protected] - Consultor Intercade

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25 49

Figura 1. Muestra los esfuerzos generados por la colisión de las ondas de choque producidas por la iniciación simultánea de dos MEC, cargadas dentro de dos taladros. tRES

C1

t2

C2

tRES

t1

ROCA t2

C1

C2

T2

T1

S/2

t1 S

T1, T2: taladros S: espaciamiento entre los taladros τc1, τc2: resistencias compresivas 1 y 2 de la roca

τt1, τt2: resistencias tensionales 1 y 2 de la roca τcRES, τtRES: resistencias compresivas y tensionales de la roca

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Finalmente se puede afirmar que la base matemática de la voladura controlada comprende dos etapas distintas, pero interrelacionadas entre ellas.

Primera

Segunda

• Comprende la acción de la onda de choque (Sc).

• Generada por la acción de los gases producidos por la detonación de las MEC cargadas dentro de los taladros.

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26 51

Figura 2. Muestra ciertos conceptos acerca del fracturamiento del macizo rocoso por acción de las ondas de choque producidas por la detonación de una MEC, cargada dentro de taladros adyacentes y que conforman los taladros de la línea de perforación del precorte. RESULTANTES DE LA COLISION DE LAS ONDAS DE CHOQUE

ONDAS DE CHOQUE

ONDAS DE CHOQUE

T3

T1

TALADRO

TALADRO 1

2

ZONA DE TENSION ZONA DE CORTE RESULTANTES DE LA COLISION DE LAS ONDAS DE CHOQUE

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VOLADURA DE PRODUCCION Y VOLADURA CONTROLADA

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27 53

VOLADURA DE PRODUCCION Y VOLADURA CONTROLADA Introducción Como se sabe, el objetivo de la voladura de producción es totalmente diferente a la de voladura controlada.

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Voladura de producción Como su mismo nombre lo indica es para fragmentar el macizo rocoso y extraer el mineral. Una vez fragmentado el macizo rocoso pasa a través de los siguientes procesos metalúrgicos para convertirse en concentrado y/o metal.  La voladura de producción requiere del diseño de una malla de perforación y voladura (B x S) usando modelos matemáticos.

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28 55

OPEN FACE Initiation

42

59 16

126

84

101 118

143 160

168

185 202

210

228 244

252

269

294

311

286 328

345

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56

FINAL DIG LINE

4.6 m.

4.6 m.

6.1m.

POINT OF INVITATION

BERM CREST FREE FACE

50 millseconds delay 100 millseconds delay

0

20 ft.

0

6M

FIGURE: PLAN OF NEW FIRING SEQUENCE

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29 57

En  open pit , si no se usa voladura controlada, los bancos saldrían deformados y para “arreglarlos” se incrementarían los costos, porque se usaría un modelo matemático de la voladura controlada, perforando y cargando los taladros con MEC y accesorios de voladura. A continuación se presenta un diagrama conceptual, mostrando los taladros de producción y los taladros diseñados y cargados para ser usados en voladura controlada.

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30 59

  Los

taladros perforados son cargados con MEC con sus respectivos accesorios de voladura, pero previamente se ha seleccionado las MEC de acuerdo al tipo de roca y las condiciones de esta (agua subterránea).

   Cabe

enfatizar que en los taladros de producción se cargan con MEC incluyendo la sobreperforación.

   Se

debe mencionar que los taladros de producción detonan después de la voladura controlada o paralelamente, etc.

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60

DISEÑO DE CARGA EN TALADROS DE VOLADURA CONTROLADA EN FUNCION AL DIAMETRO (b)

(a)

(c )

(d)

(e)

(f)

AN/FO

Cordon detonate

Cordon detonate

MEC especial

Tubo PVC abierto ongitudin almente

MEC

Booster

MEC con orificio central

Tubo de papel

(g)

Tubo PVC rigido

Tapon de aire

Espaciador de madera Aire o detritus

Cordon detonate

Booster AN/FO Camara de aire o detritus

Cordon detonate

Cordon detonate Cordon detonate Carga fondo AN/FO Booster

Booster 50 75 mm Continua

100 mm

150 mm Espaciada

Cargas desacopladas

250 300 mm Continua

Carga espaciada c/tacos intermedios

Booster 100 300 mm Columna de aire

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31 61 PROYECTO C.H. GALLITO CIEGO EXCAVACION CASA DE MAQUINAS PROYECTO VOLADURA Nº3

C

D

B

A

5 4 3 2 1

CROQUIS DEL DISPARO

DETALLE DE LA CARGA DE MEC PRE-CORTE

CORDON

0.40

84mm

PRODUCCION CORDON

TACO

0.10

CHISPEO

TACO

100 3.00

Cordon detonante

0.50

ALANTO

0.10

GEL 90

0.50

ALANTO

0.50

GEL 90

CUADRO DE CONSUMO MEC PRECORTES: S = 0.60m PRODUCCION : BxS = 1.8 x 1.8m PROF: VARIABLE 1.7 a 3.7m ROCA: CUARCITA LONG.PERF : 194m perf.

EXPLOSIVOS

VOLUME IN SITU M3

GEL 90

PRECORTE

433

165

COET SR

FLAMPTO GUIA SEG

RETARDO  PTO

Nº TAL

124

2.50 T9.40

79 297

02

03

15

19 50

124

81.90

376

02

03

15

69

163 435

TOTAL

ALANTO

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62

DISEÑOS DE CARGA UTILIZADOS EN TALADROS DE PRODUCCION (a) 3 Fc = 0.53 kg/m

(b) 3 Fc = 0.50 kg/m

Cordon det. 5g/m 1.0

(c ) Fc = 0.99 kg/m3

Cordon det. 5g/m

Cordon det. 5g/m

5m ($1.15)

1.60

(d) Fc = 0.59 kg/m3

1.0 1.40

5m ($1.15)

Cordon det. 5g/m

(e) Fc = 0.54 kg/m3

Cordon det. 5g/m 1.0

Tubo PVC 3.5m ($2.0)

5m ($1.15)

Tubo PVC 3.5m ($2.0)

Gel. 90 1.56 kg ($4.84) 0.60 AN/FO 1.70 kg ($0.81)

1.50 Gel. 90 3.6 kg ($11.18)

Taco intermedio

0.70

1.40

Gel. 90 2.26 kg ($0.81) 1.60

0.70

Gel. 90 1.82 kg ($5.64)

AN/FO 2.80 kg ($1.25) Gel. 90 0.52 kg ($1.81)

Emulsion SXL AP80 6.18 kg ($5.31) Gel. 90 0.26 kg ($0.81)

$12.3/Tal $1.82/m 3

$11.63/Tal $1.72/m 3

$8.08/Tal $1.20/m 3

$8.73/Tal $1.0/m3

Gel. 90 0.26 kg ($0.81)

ALANFO (10%) 1.70KG ($1.36)

$8.95/Tal $1.03/m 3

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32 63

DISE O DE CARGA UTILIZANDO EN TALADROS DE PRE CORTE (64 MM Ø CON PRESENCIA DE AGUA)

0.40m

0.40m

Cordón 5 g/m 3.2 m kg x $ 0.23 = $ 0.74

Cordón 5 g/m 3.2 m kg x $ 0.23 = $ 0.74

Caña EXSACORTE 1.29 kg x $ 6.22 = $ 8.02

3.0m

3.0m Semexa 80 0.68 x $ 2.80 = $ 1.90

Gelatina 90 0.28 kg x $ 3.40  = 0.81

Gelatina 90 0.28 kg x $ 3.10  = 0.81

$ 9.57 / Tal $ 5.32 / m2

$ 3.45 / Tal $ 1.92 / m2

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64

Figure: Fancy open pit after 5 Year (depth= 250m) Final road

Temporary Haul road

XI

Bench slope

Temporary Haul road

X

IX

VIII

Final pit limit I

II

III

IV

VI V

VII

200m

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33 65

Operating expenses for various open pit alternatives 20

4

  r   y    /   n 15   o    i    l    l    i

300m

350m (final depth)

3   e   r

  o    f   o   m    T

250m 10

2 200m

0 1

2 3

4

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 29 21 22 23

Years Ph.D. - Carlos Agreda Turriate - [email protected] - Consultor Intercade

66

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34 67

Voladura controlada Su principal objetivo es crear un plano de falla para amortiguar las ondas compresivas y, de esta manera, proteger el macizo rocoso circundante a la labor minera. 

Los taladros perforados son cargados con MEC espaciadas y/o desacopladas.



La voladura controlada no es para fragmentar la roca.

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68



Los modelos matemáticos que usa la voladura controlada cada uno de ellos tiene su propia aplicación, de acuerdo a la necesidad donde se requiera aplicarla.

   Los

taladros del precorte detonan antes de los de producción o paralelamente.

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35 69

 Por

ejemplo, en minería generalmente se usa el modelo matemático denominado precorte convencional o con cámaras de aire.

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Schematic of seismic ray paths for a single shot with a sixchannel reflection seismograph SOURCE RECEIVERS

Geophone spacing receivers

Common Depth Point spacing SUBSURFACE COVERAGE Ph.D. - Carlos Agreda Turriate - [email protected] - Consultor Intercade

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36 71

KANSAS

Reno Co. Hutchinson

315

N 0

Drainage channel

80 ft

surficial expression Confirmation dril hole

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72

Exel N32 3.00 m Taco

CAMARA DE AIRE

Taladro cargado de acuerdo al precorte con cámaras de aire.

10

6.00 m

Anfo

Booster pentolita 1lb 1.00 m

Taladro de precorte

Factor de carga 0.62 kg/m2

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37 73

Concepto teórico-práctico de la voladura controlada

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74

A TYPICAL PRESPLIT BLAST DESIGN

BUFFER ROW 0= 0.3M(12 1/4”) TOE LOAD= 2.70KG (600 lbs) BERM 80º 2.1m (7)

PRESPLIT ROW Ø = 0.08m (3”) DECOUPLED NORMAL PRODUCTION 3m 6.1m BLASTING (10) (20)

12.2m (40)

8.2m (27) 6.1m (20) 9.1m (30)

80º COMPETENT, STRONG ROCK MASS

SIEMMING 0.9M (3)

NO SUBGRADE OVER A PROPOSED CREST

1.5m (6)

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38 75

Voladura controlada

Voladura de producción

VS.

Production Holes

Controlled Blasting

Objetivo: Crear un plano de falla

Objetivo: Fragmentar al macizo rocoso

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76

EFECTOS DEL MACIZO ROCOSO EN LA VOLADURA

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39 77

EFECTOS DEL MACIZO ROCOSO EN LA VOLADURA Como se sabe, el macizo rocoso es totalmente aleatorio y, por tanto, tiene una influencia determinante en la voladura cuanto más se conozca el macizo rocoso en los siguientes términos:    Litología   Geología

local, regional   Propiedades físico-mecánicas (St, Sc,  ρ r, etc.)    Caracterización geomecánicas (RQD, RMR, Q, Rmi, SGI, etc.)   Parámetros de resistencia de la roca: cohesión y ángulo de fricción interna (φi)   Constantes elásticas de la roca (E, K, G,  λ ,  υ ) Ph.D. - Carlos Agreda Turriate - [email protected] - Consultor Intercade

78

FIGURA: SLOPE DESIGN PARAMETERS

Slope angle Face Batter angle

Overall height

Bench height

Bench width

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40 79

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80

Block heave Release of load failure

Shear failure

Gas driven crack extension Compressive and tensile failure

Crest damage from excessive subdrill

FIGURA: BLAST INDUCED WALL DAMAGE

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41 81

Conocidos los parámetros mencionados, será mejor para una adecuada selección de las MEC y los accesorios de voladura correspondientes. Por tanto, el macizo rocoso y la MEC son determinantes para obtener una adecuada fragmentación como resultado de la voladura de rocas.

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82

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42 83

Finalmente se debe enfatizar que las características físico-mecánicas del macizo rocoso tienen una influencia determinante en los resultados, tanto en una voladura de producción como en una voladura controlada cuando se trata de minería superficial o subterránea. Así como también en las diferentes obras de ingeniería civil.

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TALADRO Pre-corte

MECHA RAPIDA

INICIO

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43 85

6m

6m

14

14

14 6m

12

A typical smoothwall blast design for a development round (after Bauer and Donaldson, 1992)

4.6m

1.5m

12

14

14

12

12

9

0.8m

12 9

9 10

13

14

8m

14

14

14

14 14

2.3m

5

6

6m

13

6m

6m

13 55m

8m

15

11

8

8

15

7

15

13

6

5

10

13 1.15m

CUT

7

11

13 8

15

15

4.6m

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86

INFLUENCIA DEL FRACTURAMIENTO Y CRITERIO DE DAÑO

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