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 -
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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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44
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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46
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 -
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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 -
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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 -
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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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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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70
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 -
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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 -
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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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INFLUENCIA DEL FRACTURAMIENTO Y CRITERIO DE DAÑO
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