Curso de Tronadura Rt Aa

CURSO DE TRONADURA

   

 

Servicios de tronadura Fabricación de Nitrato de Amonio Explosivos a granel Explosivos encartuchados – Dinamita – Emulsión

Pentrita Pentolita

– Iniciadores – Conos rompedores

Explosivos   

Definiciones Tipos de explosivos Propiedades

SUSTANCIAS EXPLOSIVAS CONDICIONES DE UN PRODUCTO QUÍMICO PARA QUE SEA UNA SUBSTANCIA EXPLOSIVA 

FOMACIÓN DE GASES



GENERACION DE CALOR



RAPIDEZ DE UNA REACCION



INICIACIÓN DE LA REACCION

DEFINICIÓN EXPLOSIVO MEZCLA DE SÓLIDOS, O DE SÓLIDOS Y LÍQUIDOS, QUE ES CAPAZ DE UNA DESCOMPOSICIÓN RÁPIDA Y VIOLENTA, LIBERANDO UNA GRAN ENERGÍA Y DANDO POR RESULTADO UNA CONVERSIÓN A GRANDES VOLÚMENES DE GAS Y ONDAS DE CHOQUE.

CLASIFICACION GENERAL DE EXPLOSIVOS EXPLOSIVOS

MECÁNICOS

QUÍMICOS

AGENTES DE TRONADURA

ALTOS EXPLOSIVOS

NUCLEARES

PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS

VELOCIDAD DE DETONACIÓN

Medida de la rapidez a la cual se produce la reacción de detonación a través de una columna de explosivo.

Factores que afectan la VOD 

Tipo de Producto



Diámetro



Confinamiento



Densidad

Métodos de medición  Dautriche  Estándar  Continuo

PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS SENSIBILIDAD INICIACIÓN: Medida de la Energía, Presión o Potencia mínima necesaria para la detonación de un explosivo. • Por acción controlada • Iniciador mínimo • Por acción incontrolada • Inflamabilidad • Calor • Choque o impacto, transportabilidad • Fricción PROPAGACIÓN: Capacidad de un explosivo para detonar en forma estable a través de toda la longitud de su carga. • Simpatía

• Diámetro Crítico

PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS DEun OXÍGENO GASES como porcentaje. Exceso o defecto BALANCE de oxígeno de explosivo,- expresado Formas de Cálculo • Algebraicamente :

B.O. = b PMo2 / a PMcompuesto (para combustión

completa) Ejemplo: Nitrato de Amonio 2 NH4NO3 ===> 4 H2O + 2 N2 + O2

Como PM NH4NO3 = 80

y PM O2 = 32

===> B.O. = 1 x 32 / 2 x 80 = 20 %

• Mezclas: Importancia

B.O. mezcla =  B.O.i x Xi

• Indica tipos de gases nocivos generados en la detonación (NOx, CO) • Permite clasificar los explosivos en función de los gases nocivos

PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS RESISTENCIA AL AGUA Capacidad que tiene un explosivo de detonar después de estar sumergido en agua. INTERNA: Depende de la composición del explosivo. EXTERNA: Depende del grado de impermeabilidad y sellado del envase.

FORMAS DE EXPRESARLA Cualitativas:

Excelente – Buena – Regular – Mala.

Cuantitativas:

Tiempo (en horas)

PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS DENSIDAD • Densidad absoluta, real o de cristal • Gravedad específica • Densidad gravimétrica • Densidad de carga o longitud de carga

De  0,507  DE2  SG Donde De: Densidad de Carga (Kg/m) SG: Densidad gravimétrica del explosivo (g/cc) DE: Diámetro del pozo (pulgadas) • Stick Count (1 ¼ x 8”)

PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS CALOR DE EXPLOSIÓN: Calor desarrollado durante el proceso de explosión A presión constante :  Qkp  (Hfprod.  Hfreact . ) n pg  Q  0,5824  A volumen constante : Q kv kp M e VOLUMEN DE LA EXPLOSIÓN Cantidad de gases generados por las reacciones químicas involucradas en la explosión. n  24,041  1000 pg Vg  n M e e

npg: gr.-mol de productos gaseosos ne : Moles de explosivo Me : Peso molecular del explosivo

VOLUMEN DE LA EXPLOSIÓN



Cantidad de gases generados por las reacciones químicas involucradas en la explosión.

npg: g-mol de productos gaseosos ne : Moles de explosivo Me : Peso molecular del explosivo

PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS POTENCIA (FUERZA) Capacidad de un explosivo de fragmentar y mover material eficientemente. Es la máxima energía disponible de un explosivo, para desplazar el medio confinante.

5 Q 1 Vg   Potencia relativa en peso: Sp   6 Q 0 6 Vg0 Potencia relativa en volumen:

Sv  Sp 

 

Q : Calor de Explosión (Kcal/Kg) Vg : Volumen de gases (L/Kg)

e

 : Densidad (g/cc)

A

A : Anfo ; e: Explosivo

Métodos prácticos de medir potencia: •

Traulz

•

Mortero Balístico

•

Aplastamiento del cilindro

•

Método del cráter, Energía bajo el agua (acuario)

PROPIEDADES DE LOS EXPLOSIVOS PRESIÓN DE DETONACIÓN: Presión de la onda detonación que se propaga a través de la onda explosiva. Se mide en el plano C-J de la onda de detonación.

P  2,5    VOD2  106 (kbar) Características

•

Varía desde 5 hasta más de 150 Kbar

•

Altas presiones favorecen el quiebre de rocas competentes muy densas.

DE LA EXPLOSIÓN: Presión ejercida en las paredes del hoyo por los gases en expansión producidos por la detonación. Características

•

Varía desde 10 hasta más de 60 Kbar

TIPOS DE EXPLOSIVOS DINAMITAS Mezcla explosiva en base a nitroglicerina, combustibles y oxidantes Tipos:

- Gelatinas (Amongelatina 60 %) - Semigelatinas (Tronex Plus) - Granuladas (Permicarb, Samsonita)

Características • Fabricación en proceso batch (por lotes) • Uso en excavaciones subterráneas y de superficie, tanto en faenas mineras como en obras civiles.

EXPLOSIVOS INDUSTRIALES EMULSIONES Sistema que contiene dos fases líquidas naturalmente inmiscibles entre sí, una de las cuales es dispersa como pequeñas gotas dentro de la otra. Tipos : - Emulsiones de Pequeño Diámetro - Emulsiones Diámetro Intermedio - Emulsiones Gran Diámetro

Propiedades principales - Son altamente seguras a la fricción, impacto y fuego. - Son muy resistentes al agua. - Dependiendo de la consistencia pueden ser bombeadas Usos principales: Trabajos relacionados con excavaciones subterráneas y de superficie, en sectores que es necesario un explosivo de alta resistencia al agua.

EMULSIONES EXPLOSIVAS Características matriz EMULSIÓN BASE (MATRIZ)

EXPLOSIVOS A GRANEL

EMULSIONES EXPLOSIVAS ENCARTUCHADAS

EMULSIONES EXPLOSIVAS Características matriz



Producto Comburente



No es explosivo



Clase de riesgo: 5.1



Precursor de Altos explosivos y Agentes de voladura

Explosivos Industriales Aquageles Dynolite

Esponjamiento No fluye

EXPLOSIVOS INDUSTRIALES NITROCARBONITRATOS Mezclas elaboradas a base de Nitrato de Amonio prill y combustibles adecuados. Tipos :

- ANFO - ANFO ALUMINIZADO - ANFO AST

Características • Fabricación en proceso batch (por lotes) o continuo • No tienen resistencia al agua

INICIADORES Y ROMPEDORES Productos a base de Pentrita (PETN) y TNT, mezcla que se denomina Pentolita. Tipos:

- INICIADORES CILÍNDRICOS REGULARES Y NONEL -ROMPEDORES CÓNICOS

Características • Fabricación en proceso batch (por lotes) • Alta VOD (sobre 7.000 m/s) • Mayor resistencia (comparativa) a fuego, impacto y fricción • Poseen efecto direccional (Rompedores)

Parte legal relativo a tronaduras 

Ley 17.998 – Dirección General de Movilización



Decreto 72 – Sernageomin

CAPITULO VI: Legislación Chilena sobre el Manejo de Explosivos

Disposiciones y Organismos Reglamentarios Normativa

Año

Materias

Ley Orgánica Constitucional N°17.798

1973

Control de Armas y Explosivos.

Ley N° 18.290

1984

Ley de Tránsito.

Decreto N°77 del MINDEF

1982

Reglamento Complementario de la Ley 17.798 de Control de Armas y Explosivos.

Decreto N°72 del MINMIN

1985

Seguridad Minera.

Decreto N°73 del MINDEF

1992

Reglamento especial de explosivos para las faenas mineras.

Decreto N°298 MINTT; modif. por DS 198/2000

1994

Transporte de cargas peligrosas por calles y caminos.

Decreto N°30 MINSGP; modif. por el Decreto N°95/ 2002.

1997

Reglamento de Impacto Ambiental.

Decreto N°594 del MINSAL, modificado por DS 201/2001

2000

Condiciones sanitarias y ambientales básicas en los lugares de trabajo.

Disposiciones y Organismos Reglamentarios 2. Organismos Oficiales •

El Ministerio de Defensa Nacional que tiene el Control de todas las armas y explosivos en lo referente a fabricación, importación, internación, transferencia, transporte, distribución, posesión, tenencia, empleo, consumo y/o la celebración de cualquier convenio que tengan dichas armas o elementos. Para ejercer este control actúa como autoridad central la Dirección General de Movilización Nacional, las Autoridades Fiscalizadoras, los Servicios Especializados de las Fuerzas Armadas y los Servicios Policiales.

•

El Servicio Nacional de Geología y Minería, cuyo principal función, entre otras, es la proporcionar cuando se le solicite, asesoría técnica especializada a la Dirección General y Autoridades Fiscalizadoras del país.

•

El Instituto Nacional de Normalización. Las normas que estudia y edita son transformadas en normas oficiales de la República, pero carece de atribuciones para hacerlas cumplir.

Disposiciones y Organismos Reglamentarios 2.1 Funciones de la Dirección Movilización Nacional 



1. 2. 3. 

1. 2. 3. 4.

General

de

Efectuar visitas de inspección a los polvorines, fábricas, comerciantes y usuarios de los elementos contemplados en la Ley. Resolver sobre las siguientes solicitudes: Para inscribirse como importador, exportador y comerciante de elementos y productos sometidos a control. Para construir y operar polvorines. Para instalar elementos sometidos a control Llevar al día los siguientes Registros Nacionales, de acuerdo con las informaciones que periódicamente deben enviarle las Autoridades Fiscalizadoras: Importadores explosivos y productos químicos Comerciantes explosivos y productos químicos Consumidores habituales de explosivos y productos químicos. Instalaciones para almacenar explosivos

Disposiciones y Organismos Reglamentarios

2.1 Funciones de la Dirección General de Movilización Nacional 5. Licencias para manejo de explosivos 6. Fabricantes de productos sometidos a control 7. Otros registros nacionales que estime necesarios la Dirección General. 8. Denegar, suspender, condicionar, limitar y revocar las autorizaciones otorgadas.

Disposiciones y Organismos Reglamentarios 2.2 



 



Funciones de la Autoridad Fiscalizadora

Inscribir a los fabricantes, comerciantes, importadores y exportadores de productos y elementos sometidos a control, ya autorizados por la Dirección General, que residen en su zona jurisdiccional. Inscribir a los Consumidores Habituales de Explosivos y Productos Químicos sometidos a control, ya autorizados por la Dirección General, que residan en su zona jurisdiccional. Otorgar Guías de Libre Tránsito de los elementos sometidos a control Otorgar permisos para exportar, importar o internar productos y elementos sometidos a control, en forma transitoria y excepcional, de acuerdo con el Art. 4º de la Ley, cuando la Dirección General les delegue estas facultades. Disponer visitas de inspección dentro de su área jurisdiccional.

Disposiciones y Organismos Reglamentarios 2.2 





Funciones de la Autoridad Fiscalizadora

Inscribir los almacenes para explosivos de su zona jurisdiccional, autorizados por Resolución de la Dirección General. Otorgar licencias para manejo de explosivos, en sus zonas jurisdiccionales Llevar al día los registros de las autorizaciones, inscripciones y permisos concedidos, y remitir periódicamente a la Dirección General la relación de dichas actuaciones (Informe Quincenal).

Disposiciones y Organismos Reglamentarios 2.3 Funciones del Banco de Prueba de Chile 







Efectuar análisis de laboratorio de los productos sometidos a control, cuya autorización para internar, fabricar o introducir modificaciones a las ya existentes, haya sido solicitada a la Dirección General. Verificar la estabilidad química de los productos sometidos a control, almacenados en las instalaciones existentes en el país, pudiendo disponer la destrucción de aquellos explosivos cuyo avanzado grado de descomposición los haga peligrosos. Proporcionar asesoría técnica especializada a la Dirección General y Autoridades Fiscalizadoras del país, directamente a través de de sus delegados. Elaborar la nómina de explosivos y productos químicos que deben ser controlados y proponerla a la Dirección General para su aprobación y vigencia.

Disposiciones y Organismos Reglamentarios 2.4

Funciones Geología y Minería







del

Servicio

Nacional

de

Estudiar e informar los antecedentes relacionados con instalaciones para almacenamiento de explosivos que se utilicen en faenas minera o en otras que le sean requeridas por la Dirección General. Informar a la Dirección General sobre los accidentes ocurridos en las instalaciones para almacenar explosivos. Proporcionar asesoría técnica especializada a la Dirección General y Autoridades Fiscalizadoras del país, directamente a través de sus delegados.

Disposiciones y Organismos Reglamentarios 3.

Consumidores de Explosivos Las personas naturales o jurídicas que por naturaleza de sus actividades deban utilizar explosivos, para los efectos de este reglamento, serán consideradas "Consumidores de Explosivos". Atendiendo a la naturaleza y duración de consumidores de explosivos se clasifican como:

las

faenas,

los

a. Consumidores habituales: Los que normalmente ejecutan trabajos que requieren el empleo de explosivos, como son las Empresas de Minería, Obras Públicas y Agricultura. También se incluye como consumidores habituales de explosivos a los "Pirquineros", que son quienes ejecutan en forma individual labores de búsqueda y extracción de minerales. Será requisito indispensable para adquirir explosivos, el que los consumidores habituales estén inscritos como tales ante la Autoridad Fiscalizadora del lugar de la faena.

Almacenamiento y Transporte 

a.

La distancia de seguridad ―S‖ expresada en metros entre polvorines con y sin parapeto y edificios habitados, caminos públicos o ferrocarriles, y otros polvorines, se determina por las siguientes fórmulas en las que ―W‖ es la cantidad en Kgs. de Dinamita 60% (Art. 84 *). Distancia a edificios habitados: 3 = 10 S (Con parapetos) 6w S = 203 6w

b.

(Sin parapetos)

Distancia a ferrocarriles y caminos: S 6w = 3

3

(Con parapetos)

S= 6 6w (Sin parapetos) Distancia a otros polvorines: 3 S= K w 3

c.

donde:

K=5.5 polvorines de superficie y móviles. K=2.5 polvorines de superficie con parapeto. K=1.5 polvorines subterráneos y enterrados.

Almacenamiento y Transporte





La DGMN establecerá y mantendrá actualizado el Listado Nacional de Explosivos y Productos Químicos. También establecerá y actualizará cuando sea necesario la equivalencia de explosivos en relación con la Dinamita 60%. Equivalencia de Dinamita 60% respecto de otros explosivos (por ejemplo): Dinamita 60% 1 Kg. 1 Kg. 1 Kg. 1 Kg. 1 Kg. 1 Kg. 1 Kg.

Explosivo Emulsiones Encartuchadas Dinamitas Permisibles Anfo Nitrato de Amonio Pólvora Negra Mecha o Guía Negra Detonadores N°8

Cantidad 2 kg. 2 Kg. 4 Kg. 50 Kg 4 Kg. 1000 mts 560 unid.

Almacenamiento y Transporte 

El espesor mínimo horizontal de tierra ―X‖ expresado en metros, entre un almacén subterráneo o enterrado y la galería más próxima de trabajo, está dado por la expresión: 10.75W X= g 3



El espesor mínimo galería o socavón de almacén subterráneo explosivos, y con una fórmula: W 3 g - 1 Y= 2

W= peso del explosivo en Din 60% g = densidad del terreno en ton/m3

de tierra vertical ―Y‖ que recubre una depósitos, expresado en metros, para un o enterrado que contiene ―W‖ kilos de densidad ―g‖ en ton/m3 , está dado por la

Almacenamiento y Transporte 1.4

Construcción de polvorines: Los almacenes enterrados y subterráneos cumplirán con las siguientes exigencias de carácter general (art. 82 *):

• • •

•

La zona de labor subterránea destinada a almacén de explosivos y la galería de acceso, deberán presentar una completa garantía de derrumbes. Tendrán ductos de ventilación que permitan la normal circulación de aire u otro sistema adecuado de renovación ambiental. La iluminación se proyectará desde el exterior, colocándose los interruptores en postes separados del almacén. Se puede aceptar que la iluminación sea la que proporcione la lámpara de seguridad, así como también instalaciones blindadas o linternas especiales. Junto a la entrada del almacén, y por el exterior, se colocará en el suelo una plancha metálica conectada a tierra para descarga de electricidad estática que acumula el cuerpo. Alternativamente, se podrá colocar una barra metálica que al tocarla cumpla iguales funciones.

Mecanismo de fragmentación   

Detonación del explosivo Zona de trituración Creación de fracturas – Reflexión de ondas



Expansión del gas – Apertura de grietas – Movimiento del burden

Mecanismo de fragmentación de la roca por explosivos. Hay 4 etapas en que el rompimiento y el desplazamiento del material ocurren durante y después de una detonación completa de una carga confinada. Las etapas se definen: T1. Detonación.

T2. Propagación de las ondas de choque y/o de esfuerzo. T3. Expansión del gas a presión. T4. Movimiento del material.

Fase de detonación Taco Explosivo sin detonar

Zona de Detonación Estado de explosión

JKMRC

Fase de transmisión de las ondas de choque

Onda de compresión

Onda de tensión Descostramiento

Fractura radial Zona de trituración JKMRC

Esfuerzo de compresión a

R P  Pdet *    ro  1600 1400

Distancia al pozo

1200 1000 800

Serie1

600 400 200 0 0

2

4

6 Pexplosivo

8

10

12

Trituración de la roca 





Con explosivos de alta potencia en rocas porosas la zona de trituración se puede extender hasta 8D, pero normalmente se extiende entre 2 a 4D Algunos autores propones que este mecanismo consume casi el 30% de la energía transportada por la onda de deformación, pero que sólo afecta a un volumen pequeño de fragmentación, alrededor de un 0,1% ?? No hay incentivo en usar explosivos de alta potencia en tipos de rocas débiles o porosas.

Fracturamiento radial La cantidad y largo de las fracturas radiales aumentan con: – La intensidad de la onda de deformación en la pared del pozo – La disminución de la resistencia a la tensión dinámica de la roca – Las propiedades de atenuación del macizo rocoso

  



Esfuerzos tangenciales crean grietas radiales El VOD es un indicador del potencial de fragmentación Un alto VOD es más adecuado a rocas masivas Velocidad de desplazamiento de la roca varía entre 1 a 50 m/s

Fracturamiento radial Las primeras grietas se desarrollan en un tiempo muy corto, alrededor de 2 ms Cuando la roca está muy fracturada el desarrollo de nuevas grietas está afectada por la red de fracturas existentes. Algunas grietas están abiertas.

Fase de expansión del gas

Taco

Pozo original Pozo expandido Zona de trituración

JKMRC

Fase de Movimiento del Burden Eyección del taco

JKMRC



Movimiento de la roca a causa del gas está afectada por: – La red de fracturas existentes – La altura del banco, largo del pozo – Tipo de explosivo

Ruptura por flexión

Ruptura por flexión

3 a 457 m/s Perfil de eyección del taco

Perfil del movimiento hacia arriba de la superficie

2 a 37 m/s

Perfil de la cara del banco

Taco

Zona triturada

2 a 40 m/s

Cabezal de detonación

Inicio del movimiento

Pozo expandido

Gases del explosivo Iniciador

Material: caliza Vp = 4573 m/s

Explosivo: Anfo (12 m) VOD = 3963 m/s Diámetro del pozo = 5” Burden P°M° = 4,6 m

Fig. 2.9. Interacción de eventos T1 a T4 en una tronadura banco.

F. Chiappetta

Energía del explosivo 

Como se particiona exactamente la energía en estas categorías diferentes depende de : – El explosivo – La roca/macizo rocoso – La geometría de la tronadura





Algunos tipos de roca (duras, masivas) requieren la creación de nuevas fracturas para una fragmentación adecuada. Las energías de choque necesarias para la generación de nuevas fracturas están asociadas con altas presiones de explosión (alta VOD y alta densidad). Otros tipos de rocas que ya están fracturadas dependen más de la acción de desplazamiento (heave) proporcionado por las presiones de gases para el rompimiento. Esto se puede lograr mejor por un explosivo con una baja VOD y densidad.

Partición de la energía Energía de choque

Energía de levantamiento

Energía de choque v/s Energía del gas

EFECTO DEL MACIZO ROCOSO EN EL DISEÑO

Inputs del explosivo Resultados ineficientes o inseguros -Daño a la pared -Dilución -Sobre quebradura -Iniciación prematura

-Tipo

Características De los Explosivos (seleccionados)

-Tiros quedados -Sobre tamaño -Pata excesiva -Finos excesivos

-Velocidad de detonación -Potencia -Sensibilidad -Densidad -Resistencia al agua -Características de humos

-Polvo

Interacción

-Flyrock -Ruido

Explosivo – Inputs de diseño -Factor de carga -Distribución de la carga

Geometría, Carguío y tiempo de la tronadura (diseño)

Masa rocosa

-Pasadura

Resultados deseados

-Malla de perforación

-Fragmentación óptima

-Taco -Secuencia iniciación de -Ubicación y tipo de iniciador

-Soltura óptima

-Inclinación del pozo

-Airblast -Vibración Características Del macizo Rocoso (fijos)

-Diámetro del hoyo

-Costos de operación totales mínimos (US$/ton) -Producto óptimo

Resultados ruidosos y malgastados

Inputs de la masa rocosa -Resistencia al quiebre -Densidad

-Porosidad -Propiedades elásticas dinámicas -Contenido de agua -discontinuidades

Información del macizo rocoso    

  

  



Densidad de la roca Resistencia a la compresión Resistencia a la tensión Velocidad de onda de choque Módulo de Young Frecuencia de fracturas o tamaño bloque in situ Orientación de las fracturas Índice de tronabilidad o factor de energía de fragmentación Constantes K y β de vibración Porosidad Rugosidad de contactos de fracturas

La resistencia a tracción es el máximo esfuerzo que soporta el material ante la rotura por tracción. Se obtiene aplicando fuerzas traccionales o distensivas a una probeta cilíndrica de roca en laboratorio

Ft Fuerza de traccion aplicada t   A Area seccion de la probeta

La velocidad de las ondas longitudinales o de compresión, Vp se utiliza como índice de clasificación, y su valor es indicativo de la calidad de la roca, correlacionándose linealmente con la resistencia a la compresión simple σc. Para las rocas esta velocidad varía entre 1.000 y 6.000 m/s. Para rocas alteradas y meteorizadas se obtienen valores por debajo de 900 m/s.

En el campo elástico, la deformación es proporcional al esfuerzo y se cumple la relación:

 E   ax donde E es la constante de proporcionalidad conocida como módulo de Young o módulo de elasticidad, σ es el esfuerzo y εax la deformación axial (en la misma dirección que la fuerza aplicada).

Frecuencia de fracturas

Porosidad. Tiende a reducir la eficiencia de la tronadura. La longitud de las grietas inducidas por las ondas de deformación en rocas altamente porosas son sólo un 25% que aquellas en rocas no porosas de idéntica mineralogía. Esto indica que las rocas altamente porosas se fragmentan principalmente por la energía heave.

Fricción interna. Es una medida relativa de la habilidad de la roca para atenuar las ondas de deformación por la conversión de algo de la energía mecánica en calor. Aumenta con un alto grado de porosidad, permeabilidad y diaclasas de la masa rocosa. Generalmente, los valores de fricción interna para rocas ígneas y metamórficas son menores que para rocas sedimentarias, la que requiere explosivos de alta energía para una tronadura satisfactoria. Sin embargo, si los poros están llenos con agua, el factor de fricción interna se reduce considerablemente, dando un paso más fácil de la onda de deformación y mejorando la fragmentación.

Estructuras. Los planos de manteo y las diaclasas en al masa rocosa tienden a dominar la naturaleza de la malla de fracturas inducidas por la tronadura. La fragmentación máxima se logra generalmente cuando los planos principales de diaclasas son paralelos a la cara libre. Cuando el ángulo entre los planos de diaclasas y la cara libre está entre 30 y 60°, los pozos pueden producir una nueva cara irregular debido a la formación de grietas anchas detrás de los pozos. Cuando los planos de diaclasas están en ángulo recto a la cara del banco, cada bloque requiere al menos un pozo para obtener una fragmentación satisfactoria.

En tronaduras hacia el manteo de las estructuras se tiene:

Una tendencia a obtener más sobre quiebre Menos problemas de patas A piso más liso Más movimiento lejos de la cara del banco y por lo tanto una pila de perfil más bajo

Cuando se truena contra el manteo se tiene: Menos sobre quiebre ya que el estrato está manteando contra la pared

Será más difícil mover la pata Un piso más disparejo La pila puede ser más alta con menos movimiento de la cara del banco

Para eliminar los problemas de pata se puede considerar: Usar tiros inclinados

Explosivos de mayor energía en el área de la pata y/o pasadura adicional Carga parcial, pozos satélites o cargas explosivas puntuales pueden ayudar a aliviar una saliente colgante

El precorte puede ser una opción para estabilizar la pared

Cuando se truena a lo largo del rumbo se tiene que: El piso puede ser muy disparejo debido a los diferentes tipos de roca interceptando el piso Por la misma razón el sobre quiebre es irregular Estas son algunas de las peores condiciones de aquellas involucradas en la perforación y tronadura. Para sobrellevar esto, la cara de la tronadura se puede reorientar a condiciones más favorables.

Efectos del macizo rocoso     

Densidad Estructuras Módulo de Young Resistencia a la compresión Presencia de agua

Sistemas de iniciación     

Mecha y detonador para minas Cordón detonante Detonador eléctrico Detonador no eléctrico Detonador electrónico

SELECCION DE EXPLOSIVOS   

    

Diámetro crítico Resistencia de la roca (UCS y dr) ABS: Potencia relativa en volumen del explosivo Condiciones atmosférica (baja temperatura) Presencia de agua Temas medio ambientales (Humos) Costo Suministro y servicios

Parámetros de selección de resultados

Diámetro crítico Dcrit

Es el diámetro mínimo al cual se puede propagar una detonación estable. – Explosivos ideales, 1 mm – Explosivos no ideales, hasta 100 mm – Cerca del Dcrit la VOD es proporcional al diámetro – Después que se alcanza la velocidad estable, un aumento en el diámetro de la carga no aumentará la VOD – Dcrit depende del nivel de confinamiento Dcrit es importante para determinar la compatibilidad tamaño del pozo/tipo de explosivo

RESISTENCIA AL AGUA MEZCLAS ANFO / EMULSIÓN 1600 960

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100

% DE ANFO

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

% DE EMULSIÓN

EXCELENTE DESPLAZA EL AGUA

PRODUCTO BOMBEABLE (EMULTEX)

C.Orlandi - 1998

945

BUENA SE DEBE DESAGUAR EL POZO

NO TIENE RESISTENCIA AL AGUA

PRODUCTO VACIABLE (BLENDEX)

0

Parámetros de selección de resultados Resistencia al agua

Es la habilidad del explosivo para resistir la exposición al agua sin perder sensibilidad o eficiencia – Amplia variación  

Anfo no tiene La de la emulsión es excelente

– Depende de las condiciones del agua  

Agua estática o dinámica pH afectará el tiempo de vida de la emulsión

– Humos nitrosos café – naranja después de la tronadura es una indicación del daño del agua al explosivo – La resistencia al agua de una explosivo se puede mejorar al usar mangas en el pozo, pero generalmente al riesgo de reducir la densidad de carga en el pozo

Parámetros de selección específicos del sitio Pozos con agua

– El agua en los pozos requerirá repensar en al selección del explosivo y el método de carguío – La resistencia al agua tendrá que tener precedencia sobre la efectividad – Se debe considerar el agua estática v/s dinámica – La densidad del agua influirá en la elección de la densidad del explosivo – El pulso de la presión de detonación puede ser 30 veces mayor en terrenos saturados que en secos; esto puede conducir a la muerte por presión (insensibilización) del explosivo en pozos conectados por grietas o cavidades.

Contenido de agua. La saturación de agua aumenta considerablemente la velocidad de propagación de las ondas de deformación, debido al llenado de los poros con agua, la que en un buen medio para la transmisión de ondas elásticas. Sin embargo, los fluidos en una roca porosa reduce tanto la resistencia a la compresión como a la tensión, debido a la baja fricción entre las superficies de los granos. Si el agua está presente en las discontinuidades que forman los bloques de rocas cuando se están tronando, las ondas de deformación pueden tener una mayor habilidad de debilitar esa masa rocosa por medio del agua introducida a presión a considerables distancias a través de las fisuras interconectadas. Esto tiene una acción de cuña lo que tiene una influencia considerable en el sobre quiebre y por lo tanto en la estabilidad del talud. Es por esto aconsejable en minas a cielo abierto sacar el agua de la masa rocosa donde se pretenda dejar un talud permanente por varios años.

Resistencia de la roca

SELECCIÓN DEL EXPLOSIVO Emulsiones

HANFOS

ANFO

ANFO DILUIDO

Densidad de Fracturas

VELOCIDAD DE DETONACION PARA PRODUCTOS A GRANEL VELOCIDAD DE DETONACION

6000

EMULTEX G BLENDEX 950 G

5000

BLENDEX 950

BLENDEX 930 4000 ANFO

3000 ANFO LIV. 0 / 100

50 / 50

100 / 0

RELACION MATRIZ / ANFO B. Adamson

Elección del explosivo en función del tipo de roca Calidad de la roca Homogénea / competente

Alta Alta Alta

Medio

Fracturada / Poco Competente

Velocidad de detonación

Baja

Densidad Baja

Presión de detonación Volumen de gases

Baja

Alto

RESISTENCIA DE LA ROCA

SELECCION DE EXPLOSIVOS SEGÚN ESTRUCTURAS DEL MACIZO ROCOSO

ALTA VOD

VOD MEDIO

ALTA DENSIDAD

ALTA DENSIDAD

BAJA VOD ALTA VOD

BAJA DENSIDAD

BAJA DENSIDAD

FRACTURAS B. Adamson

Requerimiento de desplazamiento

BAJO VOD

ALTO VOD

DENSIDAD

ALTA DENSIDAD

MEDIA ALTA

ALTO VOD DENSIDAD MEDIA

BAJO VOD BAJA DENSIDAD

Requerimiento de fino B. Adamson

Densidad de carga del explosivo

Selección de explosivos encartuchados          

Sensibilidad al detonador Seguridad al impacto Resistencia al agua Seguridad a la fricción Buen taqueo Seguridad al calor Alta energía Mantiene firme al detonador Duración al almacenamiento Alto VOD

CARGUÍO MECANIZADO DE EXPLOSIVOS

Carguío manual

Camión Fábrica Auger Enaex

Camión Fábrica Quadra

Hoyos con agua

Importancia de la perforación y tronadura en el negocio minero

Costos típicos de minado y procesamiento Carguío y transporte 30%

Perforación y tronadura 6%

Otros Costos 4%

Procesamiento 60%

Ingenieros necesitan:   

 

Estudiar y entender el proceso Hacer mediciones del proceso Modelar el proceso para controlarlo Optimizar el proceso usando los modelos Proteger el Medio Ambiente

C. McKenzie

Nuestros Trabajos



Controlar la granulametría en la pila Controlar el daño de las paredes Maximizar el rendimiento de las palas Controlar la dilución Controlar el impacto medio ambiente



Optimizar el costo global de la operación

   

C. McKenzie

RESULTADOS DE TRONADURA

Clientes de la Tronadura

– Carguío y transporte – Geotecnia – Plantas de beneficio

Resultados esperados



Carguío y Transporte – – – – – –



Buena excavabilidad Sin problema de piso Sin tiros quedados Sin flyrocks Tronadura a tiempo Sin humos nocivos

Geotecnia

– Sin sobre excavación (quebradura) – Sin dilatación del macizo rocoso – PPV menor al crítico o simplemente menor



Plantas de Beneficio

– Distribución granulométrica de acuerdo a especificaciones

CALIDAD DE LA PILA TRONADA

CALIDAD DE LA PILA TRONADA

Fragmentación

Sobre tamaño

ATOLLOS EN CHANCADOR

Oops!

Resultado de una mala planificación

HUMOS

DAÑO AL TALUD

N. Quinzacara

DAÑO AL TALUD

TIROS QUEDADOS

TIROS QUEDADOS

Resultados esperados 

Carguío y Transporte – – – – – –



Buena excavabilidad Sin problema de piso Sin tiros quedados Sin flyrocks Tronadura a tiempo Sin humos nocivos

Geotecnia

– Sin sobre excavación (quebradura) – Sin dilatación del macizo rocoso – PPV menor al crítico o simplemente menor



Plantas de Beneficio

– Distribución granulométrica de acuerdo a especificaciones

Diseño de tronaduras en bancos

El negocio minero

Costo Minero - Modelo

Fc actual

Factor de Carga Optimo

$3.20 $2.80

Costo ($ / ton)

$2.40 $2.00

Costos Minera

$1.60 $1.20

Carguio y Transporte

$0.80

Perforar y Tronar $0.40 $0.00 120

160

200

240

280

320

360

400

Factor de Carga (g / ton)

CMcK

Costos típicos de conminución Fracturamiento con Explosivos

1%

Chancado primario

2 %

Chancado sec. y terciario

20 %

Molienda

77 % JKMRC

Mine to mill Primary Crusher

Mine

Coarse Ore Storage

SAG MILL

Secondary Mills Ball Mill

SAG MILL

Primary Mills JKMRC

Diseño de tronadura   

Glosario Diseño de malla de perforación Carguío del explosivo – Tipo – Cantidad – Distribución

 

Iniciación Secuencia de encendido

Diseño de tronaduras Lo único que hay que hacer es colocar la cantidad adecuada de explosivos en el lugar adecuado e iniciarlo en un tiempo adecuado. Andrew Scott

Variables de tronadura en bancos

Taco intermedio

Cómo funciona el explosivo

Influencia del explosivo de un pozo

Influencia del explosivo de un pozo

Influencia del explosivo de un pozo

Influencia del explosivo de un pozo

Factor de carga de la tronadura

Factor de carga Peso Explosivo gr Fc   Ton roca Ton

V = B x S x L (m3) B

S

L

Ton = V x densidad roca

Factor de energía Energía/Tons. Roca B S

L

Factor de carga B S

L

Factor de carga B + Q

S

L

Factor de carga

S

L

B

Distribución de cargas Uso del Intellidrill

Problemas con el factor de Carga 

  

No existen directrices acerca de como se pueden lograr resultados específicos de tronadura. Las propiedades dinámicas y estructurales del macizo rocoso son ignoradas. ―Factor de carga ‖ es ambiguo No son considerados ni la secuencia real de acontecimientos ni tiempo de detonación de un pozo

Cómo cortar esta tronadura?

Sí

No

Sí

Cálculo explosivo primera fila a b

d

e

f

c

Ej. 2 perfiles posibles: bc y ec . El perfil fc corresponde a un pozo con un burden constante y la carga dibujada es para este último perfil.

Diseño de tronaduras

¿Como se hace un diseño? 



 

Usar un diseño conocido que haya funcionado en otro lugar Fórmulas fundamentales Reglas básicas Ingeniería en Tronadura

Qué información se debe tener:      

 

Objetivo principal Macizo rocoso Perforación disponible Tipos de explosivos y equipos de carguío. Dirección de salida Sistema de iniciación Líneas de diseño (planificación) Experiencia empresa de tronadura

Qué debe satisfacer el diseño:     

Fragmentación Rendimiento cargador Eficiencia transporte Dilución Daño reducido – Cercano – Lejano

Payload Management System STOP DAMAGING OVERLOADS POSITION YOUR LOAD CORRECTLY STOP UNDER LOADING MAXIMISE YOUR FLEET PRODUCTIVITY

Macizo rocoso 

Propiedades físicas de la roca – – – –



Débil? Competente? Frágil? Atenuación?

Características de las fracturas – – – –

Masiva? Pocas fracturas? Muy diaclasada? Conjuntos principales?

Parámetros de perforación 

Tipo de perforadoras



Longitud de los pozos



Diámetro de los pozos



Alineación

La Implementación lo es todo!

JKMRC

La diferencia entre estas tronaduras es la ingeniería!

JKMRC

Modelos de diseño Los modelos generales suponen resultados adecuados. ¿Cuáles son ellos? No sabemos.

Ash

Langefors 1 3

  E VODE  B  30 * *  *  * 0,0254 V p    R

Bmax 

 * 25,44 33

*

f = 1 para pozos verticales

e * PRP

c  0,75 * f * S / B

f = 0,9 para pozos incl. 3:1

f = 0,85 para pozos incl. 2:1 c = 0,3 para rocas blandas

B  Bmax  e'db * L e' = error empate db = desviación perf (m/m)

c = 0,4 para rocas duras c = 0,5 para rocas muy duras

PRP = potencia en peso (°/1) Dh = diámetro pozo (pulg.)

Konya B  0, 94* Kd * Ks * Dh * 3

PRP * e

r

PRP = potencia en peso (°/1) Dh = diámetro pozo (pulg.) Orientación diaclasas Manteo con mucha inclinación fuera cara banco Manteo con mucha inclinación dentro cara banco Otro

Kd

1,18

0,95 1

Estructura de la roca

Ks

Muy fracturada, mal cementada

1,3

Densamente diaclasada

1,1

Roca masiva, intacta

0,95

Índices de tronabilidad

CARACTERIZACION DE LILLY DEL MACIZO ROCOSO, 1986 PARÁMETRO

VALOR

Descripción de la masa rocosa Quebradizo/Desmenuzable Se fractura en bloques

10 20

Totalmente masivo

50

Espaciamiento de los planos de diaclasas (JPS) Cercanos ( 1m)

10 20 50

Orientación de los Planos de Diaclasas (JPO) Horizontal Inclinación hacia fuera de la cara Rumbo normal a la cara Inclinación hacia adentro de la cara del banco Influencia de La gravedad Específica (SGI)

10 20 30 40 SGI = 25*SG - 50 (Donde SG está en ton(m3)

DUREZA (H)

A = 0.12 BI según C. Cunningham A = 0.08 BI según C. McKenzie

1 - 10

Factor de energía = 0.015 BI en MJ/ton.

C. McKenzie

Tabla de Lilly modificada por Cunningham, 1987 PARAMETRO

RANKING

Descripción de la Masa Rocosa (RMD) Pulvurulento/Quebradizo

10

Diaclasado verticalmente

JPS + JPA

Masiva

50

Espaciamiento de fracturas (JPS) 0.1 m

10

0.1 a sobre tamaño

20

Sobre tamaño a tamaño de la malla

50

Angulo del plano de fractura (JPA) Buza fuera de la cara

20

Rumbo perpendicular a la cara

30

Buza hacia la cara

50

Influencia de la Densidad (RDI) Factor de Dureza (HF)

RDI = 25*SG – 50 E/3 para E50 GPa (E = módulo de Young, UCS = resistencia a la compresión uniaxial)

Índice de López Jimeno, 1984

VP = Velocidad de penetración (m/h). E = Empuje sobre el tricono (miles de libras). Nr = Velocidad de rotación (r/min). D = Diámetro de perforación (pulgadas).

-0,5727*Ip

CE (kg ANFO/m3)  1,124 x e R = 0,92

Una vez determinado el fe o el fc con el tipo de explosivo, se calcula B a partir de la definición del fc

Kg explosivo Kg Kg fc    Ton. roca Vol. roca * dr L * S * B * dr Kg   2 L * B * K s * dr Kg *1000 B L * K s * dr * fc





Aún así no sabemos que distribución de fragmentación se tendrá. Se pueden aplicar los modelos de fragmentación: KuzRam  Swebrec 

Tamaño medio

0.8

1  V0   115  x50  A *   Q 6    E  Q

0.8

0.633|

1 6

 1000   fc* L * K s * B dr   115      x50  A *   1000  fc* dr     E  2

0.633|

Sólo podemos asegurar el x50

50%

x cm

Porcentaje pasante Kuz-Ram

Swebrec

)

 x     0.693* x  50  P (%)  100 * 1  e  

1,8931 n D  Ln 99   D50 

n

   

  x    Ln m ax  x  P(%)  100 * 1   xm ax      Ln x  50   

b 1

     

Modelo de KUZ-RAM Cálculo del coeficiente de uniformidad 0.5

S  0.1 1   B  B  * 1  W  *  absBCL  CCL   0.1 * L0 n   2.2  14  *   d  2  B   Lt H       

N d B S W BCL CCL Lt L0 H

= = = = =

coeficiente de uniformidad Diámetro de perforación (mm) Burden (m) Espaciamiento (m) Desviación de perforación (m) = Longitud de carga de fondo(m) = Longitud de carga de columna (m) = Longitud total de carga (m) = Longitud de carga sobre el nivel de piso (m) = Altura del banco

Convertir D50% a Dxx%

Dp% D50 p n Dp

 100   Ln n 100  p    D50% * 0,6932

= tamaño medio de partícula (mm) = Porcentaje en peso pasante (%) = Índice de Uniformidad = Tamaño (mm) a través del cual pasa el p %

Diseño de tronaduras 





Burden primera fila debe ser el que existe en pata del banco

Para el diseño se entrega ubicación de última fila de tronadura anterior como ubicación de pata del banco Ubicación de pozos de primera fila debe ser a lo menos a 2 m desde el borde real.

Diseño de tronaduras 

Importancia de la relación S/B en la dirección de secuencia de salida



Si se diseña a partir del fc, éste debe relacionarse con un tipo de explosivo



Si se hace con el fe, basta con este único valor



El fe no considera el efecto de la VOD en el resultado de la tronadura.

Diseño de tronaduras 

No existe en la actualidad una expresión que correlacione el VOD de un explosivo con la fragmentación, excepto la de Bergman

Uso de mallas trabadas

B  0.9306 * BR * S R S   1.1547 * B

Definición de Pasadura S

a  10 a 30

J/B = 0 a 0,4

a

J

Pasadura  



Es la longitud del pozo por debajo del nivel de piso. Mucha pasadura: mayores costos de perforación, mayor nivel de vibraciones, y alta fragmentación en la parte superior del banco inferior. Poca pasadura: Problemas de ―patas‖, niveles de piso.

Lsd  K sd d

donde Lsd es el largo de la pasadura (m), d es el diámetro de hoyo (m) y la constante Ksd varía de 8 a 12.

Taco  







Poco taco: escape prematuro de los gases. Mucho taco: Generación de bloques en la parte alta del banco, y alto nivel de vibraciones. En la practica las longitudes de taco aumentan conforme baja la competencia de la roca. Taco de aire reduce presión peak de hoyo lo que permite acortar longitud de taco superior Es la longitud del pozo que se rellena con material inerte para confinar y retener los gases producidos por la explosión.

T  K *d T : taco en metros d : diámetro de perforación en metros K : Cte. Entre 25 a 30

Se debe considerar el uso de gravilla en el taco; para esto se recomienda material de gravilla entre 1/10 a 1/ 15 del diámetro de perforación. Esto implica K = 20 a 35

Taco (AECI) 2 e

Z Dh * D * PRV T * 0 , 93 50 UCS Dh = diam. Pozo (mm) De = diam. Explosivo (mm) PRV = potencia en volumen (%) UCS = resistencia a la compresión (MPa) Sensibilidad al Flyrock

Z

No sensible

1.0

Cercanía a estructuras

1.2

Cercanía a personal

1.5

Taco de aire entre explosivo y taco superior 

* h

Considerando un mismo tipo de explosivo y de macizo rocoso: *

P  f

P T  Ph T

le fc  le  la

* h

1, 25 c

 la  T  1    le  *

Donde Ph = presion de pozo sin taco aire Ph* = presión de pozo con taco aire T = taco superior sin aire T* = taco superior con aire la = largo taco aire le = largo carga explosiva

* Ph

1, 25

*T

Tacos intermedios

Detonación por simpatía entre cargas en un mismo pozo

•Se lograron ventajas cuando se usó poliestireno en el taco intermedio. • Longitudes críticas fueron mayores en pozos de diámetro más grandes. • Longitudes críticas fueron mayores en pozos que en tubos de acero. •La gravilla ofrece un medio razonable de atenuación. Este tipo de taco se usó en las pruebas que se efectuaron después.

Detonación por simpatía entre cargas en un mismo pozo

Parece que el mal funcionamiento de carga, cebo o detonador aceptante resulta en un resultado inferior del explosivo y por consiguiente en malos resultados de tronadura.

Detonación por simpatía entre cargas en un mismo pozo

Conclusiones de pruebas de detonación por simpatía 





El confinamiento que existe en el macizo rocoso no se puede reproducir fácilmente en pruebas de laboratorio. A distancias de 2 m lejos de una carga de 100 mm de diámetro se registraron presiones de gran amplitud . A estos niveles de presión es posible un mal funcionamiento de la carga, cebo y detonador.

Se registró experimentalmente un mal funcionamiento a distancias de hasta 3.2 m lejos de la carga donante.

Taco intermedio Si se inicia primero una carga de fondo, colocar el iniciador de la carga superior alejado del taco intermedio, así no se dañará el iniciador ni se iniciará por simpatía

Diseños de Perforación 

 

Una distribución uniforme de explosivos requiere una distribución uniforme de pozos Rectangular o Trabado? El amarre es lo que define el diseño real

S : B = 1

S:B = 2 JKMRC

Problemas de fragmentación

Ubicación de bolones Se puede deber a 2 factores: 1 Fe inadecuado (mucho burden o poco explosivo)

2 Mucho fracturamiento inducido por tronadura anterior Mejorar el diseño de la última fila de la tronadura anterior

Puede deberse a: 1 Exceso de taco 2 Carga de columna inadecuada

Calcular el taco adecuado para la carga de columna adecuada (1 y 2) Usar cargas puntuales o pozos satélites Taco de aire Disminución de malla y Dh

3 Macizo rocoso más competente en zona de taco que en el resto

Se puede deber a: 1 Diseño inadecuado última fila, ej., amortiguada con bajo factor de carga comparado con otros pozos.

2 Retardo entre fila pequeño

1 Se debe a un diseño inadecuado 2 Factor de energía bajo 3 Mal diseño de secuencia en caso de roca muy competente

Inclinación de los pozos 

Ventajas: – Costos reducidos de perforación y explosivos debido a un tamaño de malla aumentado – Mejor estabilidad en la cresta del banco – Quebradura reducida – Mejor desplazamiento de la pila tronada – No hay problemas de pata y reducción de la pasadura



Desventajas: – – – –

Aumento de los errores de alineación Aumento de la susceptibilidad de la desviación Se requiere una mejor supervisión durante la perforación Aumento del desgaste de las barras de perforación

Primado de pozos 

Posicion del APD – Considerar el tiempo (distancia) para alcanzar la velocidad de régimen.

– Distancia velocidad de régimen es de: 3 a 5 veces el diámetro de perforación.

EFECTO DE LA DILUCION EN EL DISEÑO. Los métodos más comunes para evitar la dilución son: Utilizar bancos de poca altura. Factores de carga bajos. Ubicación de los bloques mineralizados dentro de la tronadura. Dirección de la salida paralela al rumbo del cuerpo mineralizado Tronar con cara sucia.

Diseño de tronaduras con zona dura en sector del taco.

2. Mala fragmentación en zona de taco

A. Mala fragmentación en zona de taco con manto de nitrato en la parte superior del banco

C. McKenzie

F. Chiappetta

2. Pre tronar este material desde el banco superior.

C. McKenzie

3. Uso de pozos de menor diámetro que utilicen tacos más cortos

4. Uso de pozos de menor diámetro intermedios (pozos pilotos) diseñados para quebrar sólo la parte superior del banco Pozos producción Pozo piloto

F. Chiappetta

INICIACION POZOS PILOTOS

OK OK

F. Chiappetta

Stem length & collar flyrock potential

Terms:

De = diameter of explosive (mm, in) de = density of explosive (g/cm3) m = factor describing length of charge contributing to flyrock potential from top of bench (m = 8 if hole diameter less than 4 inch (100 mm) and charge length >= 8*De, m = 10 for diameters greater than 4 inch (100 mm) and charge length >= 10*De, otherwise m = charge length/hole diameter).

Stsafe = Stemming length at which little or no stemming ejection or surface flyrock should occur. Caution is recommended for stemming lengths shorter than this value.

Stnormal = Stemming length considered normal for production blasting, with a normal risk of flyrock – caution recommended.

Stfrag = Stemming length required to achieve fine fragmentation in the collar region, though there will be a high risk of flyrock – high level of caution is recommended.

Stdanger = Stemming length at which the potential for flyrock is considered to be dangerously high – extreme caution is recommended.

Estimacion del tamaño de la gravilla que se utiliza como taco

Referenc e:

Konya, C.J. & Walter, E.J., 1985. Rock Blasting and Overbreak

Control. Terminos Dh = diametro pozo (mm) :

Ts min = tamaño mínimo de gravilla (mm) Ts max = tamaño maximo de gravilla (mm) Base:

Experiencia del Autor

Estimación del largo del taco - AECI

Referenc e:

Explosives Today, AECI Technical Bulletin, Series 2, No 41, March

Terms:

Dh = diámetro del pozo (mm)

1986

De = diametro del explosivo (mm)

RBS = potencia relativa en volumen del explosivo (ANFO = 100%) UCS = resistencia a la compresión de la roca (MPa)

Z = factor de sensibilidad al flyrock (ver tabla) St = largo del taco (m)

Estimación del largo del taco – AECI (cont.) UCS

A

+200 MPa

12 - 14

100 - 200 MPa

10 - 11

50 - 100 MPa

8 - 9

-50 MPa

6

Sensibilidad al Flyrock

Z

No sensible al flyrock

1.0

Cerca de estructuras

1.2

Cerca de personas

1.5

Diseño con teoría del cráter Profundidad crítica

Profundidad óptima

Carga esférica ω

Con estos 3 parámetros, ω, N y do, se calculan los siguientes índices:

d0 0  N

Razón de profundidad óptima

N E3 w

Índice de energía de deformación (m/kg1/3)

T dV PC/2

H PC

dH = B

J

Blasting Principles for Open Pit Mines de William Hustrulid, páginas 865 a 876 (1999). Selleck definió las siguientes relaciones adicionales:

dV V   razón de distancia a cara horizontal N dH B H    razón de distancia a cara vertical N N dS S S    razón de distancia en dirección espaciamiento N N donde dH = B = burden, dS = S = espaciamiento y dV = distancia desde cara superior del banco al centro de la carga

Además, este sistema establece por experiencia, que: ΔV = 1,1 * Δo ΔH = Δo ΔS = 1,2 * Δo

A partir de la figura 2 se establecen las siguientes fórmulas:

dv  V * E * W 

1 3

dH  B   H * E * W 

1 3

PC T  dv   H  J  PC 2 1 PC 3 V * E *W  HJ 2  B  W   V * E *   H  Kj *B   H * E  2 * 3

 B   B  1     * V * E *   Kj *B  H   H * E    H * E  2 *

   

   

donde: T = taco H = altura de banco J = pasadura PC = longitud total de carga W = peso carga explosiva Kj = razón pasadura / burden γ = densidad de carga (Kg/m)





De esta última fórmula se calcula B por iteración, o empleando las funciones Solver o BuscarV en Excel. Debe cumplirse con la condición de un taco mínimo para evitar el flyrock: 1 largo carga esférica 2 1 1 w 1 w 3  E*w  *  N  * 2  2 

Tmin  d c a carga esférica -



El espaciamiento se calcula por:  B   S   S * E * W   S * E *   H * E  1 3

Marginal

Carbonato

Lastre

Gal

Razon PC/Dh

K

8

8

8

8

Profundidad óptima (m)

do

3,2

3,2

4,6

3,7

Profundidad crítica (m)

N

5,2

5,2

6,6

5,2

Cantidad expl. Equivalente a carga esférica (kg)

w

50

96

50

50

0

0,62

0,62

0,70

0,71

E

1,41

1,41

1,44

1,41

delta v

0,68

0,68

0,77

0,78

delta s

0,74

0,74

0,84

0,85

delta h

0,62

0,62

0,70

0,71

Densidad roca (gr/cc)

dr

2,35

2,35

2

2,35

Diàmetro pozo (")

D

7 7/8

7 7/8

10 5/8

7 7/8

Razó pasadura/burden

Kj

0,27

0,33

0,19

0,23

930

930

Anfo

930

1

1

0,78

1

31,42

31,42

44,62

31,42

Razón de profundidad óptima Factor de energía de deformación (m/kg^1/3)

Tipo explosivo Densidad explosivo (gr/cc)

de

Densidad de carga (kg/m)

Kg/m

Altura del banco (m)

H

7,5

7,5

15

7,5

Burden (m)

B

4,5

4,6

7,9

5,1

Espaciamiento (m)

S

5,3

5,5

9,5

6,2

Carga explosiva/ pozo (kg)

W

135

145

490

135

Largo columna de carga (m)

PC

4,3

4,6

11,0

4,3

Pasadura (m)

J

1,2

1,5

1,5

1,2

Taco (m)

T

4,4

4,4

5,5

4,4

Ton. de material por pozo

Ton

420

439

2260

560

Factor carga (gr/Ton)

Fc

322

329

217

241

Blastability index Aquila

BI

82

254

94

95

SDB

Roca congelada

Roca blanda

Roca frágil

Min

0,79263

1,0899

0,79263

Max

0,8719

1,30784

1,5853

SDB=

d w

1 3

Si tenemos un diámetro de 3‖ y una roca frágil, el rango de profundidad del pozo se calculará como sigue: Primero determinaremos el tamaño de la carga explosiva, que será Anfo: PC = 6* = 6 * 3 * 0,0254 = 0,46 m El peso será w = 0,5067 * 9 * 0,78 * 0,46 = 1,64 Kg

E. Berger

Si se usará un iniciador de 150 grs. Implica que el peso total será de 1,64 + 0,15 = 1,79 Kg. Y mantendremos el largo de 0,46m. Luego, el largo del pozo debe ser:

L = SDB * w(1/3) + 0,5*PC Lmax = 1,5853 * 1,79(1/3) + 0,46/2 = 2,15 m Lmin = 0,79263 * 1,79(1/3) + 0,46/2 = 1,2 m La distancia entre pozos debe ser Dc =  * 1,75 = 3 * 1,75 = 5,25 m Y el incremento en profundidad i = Largo carga/2 = 0,46/2 = 0,23 m Nº de pruebas  6 a 7

E. Berger

DISEÑO EN RAMPA

Zona de la rampa en la cual se realiza control

la rampa y sin Berma de contención

Mina Sur

Chuquicamata

RT

Esquema de Diseño de Rampa en RT PISO BANCO Banco 2870

H=15 mts

Banco 2855

MALLA 6X6

MALLA 7X7

MALLA 11 X 11

50 mts

50 mts

50 mts

150 mts

Esquema de Diseño de Rampa en Cerro Colorado 1. SITUACIÓN

SOLUCIÓN

Zona con control parte interior de la rampa Zona perforada en rampa

Pozos perforados a fondo para lograr ancho de carguío

PROBLEMA Zona que debiera protegerse

3. DISEÑO EN PERSPECTIVA

DISEÑO TIPO

Filtro Buffer o Precorte 

  

 

 





LÍNEA DE PROGRAMA

  



P O L V O R A Z O M A L L A P E R F . P A S A D U R A N ° P O Z O S M T S . P R O G . T O N E L A J E E S T IM A D O 8 .0 0 x 9 .0 0 9 " 1 ,0 0 1 3 9 1 .5 2 9 T O N E L A J E R E A L IN D IC A D O R E S U .G .M . U .G .T . L IT O L O G IA D O M IN IO F R E C U E N C IA D U R E Z A R E N D IM IE N T O F E C H A E S T R U C T U R A L D E F R A C T U R A D E R O C A P E R F O R A C IO N L A S T R E P O R F ID O R 2 2 2 - 0 8 - 0 6 9 0 .9 0 0 F 8 -2 4 3 0 -0 1

40 mts

       

Pozos Largos Producción

Ensanche Rampa

Cálculo diseño rampa 

Sistema AECI



Sistema Cráter

Secuencia de disparo 1 Plano con Secuencia de Salida 2905-S2-024

Precortes en grupos de 6, separados por 67ms.

#17 #15

#12 130ms+42ms

#8 #10

#14 #16

Secuencia de Salida 2905-S2-024

Secuencia de Salida 2905-S2-024

Líneas de Isotiempos

Secuencia de disparo 2

Cara Libre

Plano de Amarre Unión de 5 Conectores 130 ms. 650 ms. totales Para resguardo de secuencia en superficie v/s detonación de precorte

25 23 22 21 20 19

Tiempos de Detonación

Líneas de Isotiempo

Secuencia de tronadura en rampa en Tesoro (apertura de banco)

Diseño de tronaduras de hundimiento (Sinking blast)

Cuándo se utiliza este tipo de tronaduras

Diseño de hundimiento Pozo de producción normal Pozo de rainura extra

Diseño de rainura Los pozos dentro del cuadrado tienen mayor pasadura y taco superior más largo

Diseño 

Profundidad de la rainura – La pasadura debe ser 1,25 veces la pasadura de los pozos normales. 

Ejemplo: pozos normales de 16,5 m en banco de 15 m implican un pozo de rainura de:

15 + 1,5*1,25 = 16,875 = 17 m

Diseño 

Tamaño de la rainura en superficie – La dimensión menor del área de la rainura debe ser mayor o igual a

2  Pr ofundidad pozos rainura 3 

Ejemplo: Si la profundidad de los pozos es de 18 m, el lado menor del área de la rainura debe ser de más de

2 Lmenor  *18  12 m 3

Diseño 

Factor de carga debe ser un 60 a un 100% mayor que el usado en una tronadura normal en el mismo sector.

Ventajas sobre tronaduras en rampa 





La permanencia es el principal aspecto para elegir uno u otro diseño El drenaje es mejor en una rampa construida sobre material tronado a fondo. El costo de P&T de tronar en rampa es mayor debido a que se usa una malla reducida para acomodarse a los pozos más cortos.

Ventajas sobre tronaduras en rampa 

En el caso de que la rampa se remueva, la P&T ya se ha efectuado en la tronadura de hundimiento, por lo que no hay que mover al lugar una perforadora ni librar equipos y personal por tronadura.

Diseño de tronadura de contorno

Tipos de tronaduras de contorno

Son muchas las técnicas de tronaduras de contorno desarrolladas desde los años 50, pero en la actualidad las más usadas son, el precorte, el

recorte y la tronadura amortiguada

Todos los métodos ayudan a producir una superficie que es suave, estables y libre de material suelto. Las características de diseño comunes a todas las formas de tronaduras de contorno son:

Reducir la cantidad de explosivo en los hoyos contra la pared final, y aún en la penúltima fila de hoyo. Aumentar la densidad de perforación para proporcionar una mejor distribución de explosivo a través de la masa rocosa, y proporcionar una línea acentuada de quebradura. Ajustar el tiempo de iniciación para mejorar la interacción entre los hoyos adyacentes. Tal vez los dos aspectos más importantes del diseño de tronadura de contorno son la determinación de la densidad de carga más apropiada de explosivo dentro del hoyo, y la distancia mínima entre la cara final y el hoyo más cercano.

Tipos de tronaduras de contorno

C. McKenzie

Efecto Combinado

de Vibraciones

y Gases

Tipos de tronaduras de contorno

C. McKenzie

Efecto Combinado

de Vibraciones

y Gases

Tipos de tronaduras de contorno OBJETIVOS DEL PRECORTE El desarrollo de un precorte tiene por finalidad generar una línea de debilidad tras la tronadura cuyos beneficios pueden ser los siguientes:

- Formación de una pared de banco más estable. - Generar el límite de penetración de la pala. - Obtener las bermas programadas. - Crear una percepción de seguridad. Los beneficios del precorte, en términos de estabilidad de talud, pueden no ser fáciles de evaluar. Por ejemplo, la no-creación de medias cañas en la tronadura de precorte, no necesariamente significa un mal resultado del precorte ya que aún así los resultados en lo que se refiere a estabilidad de la pared pueden ser buenos.

Como se sabe, el precorte debe ser capaz de inducir fracturas en un plano para atenuar las vibraciones de la tronadura principal, lo cual depende mucho de la calidad de las fracturas que se formen. Las vibraciones se atenuarán más, mientras éstas crucen fracturas lo más abiertas y limpias posibles.

Así como las vibraciones inducidas por una tronadura son responsables de los daños producidos, el empuje de los gases de explosión también es responsable del daño ocasionado en la pared final, por lo tanto la línea de fractura generada por el precorte también debe actuar como una zona que permita la evacuación de estos gases.

Tipos de tronadura controlada 

Amortiguada



Recorte



Precorte

Amortiguada 

Cálculo de diseño N° 1 – Entre un 50 a 70% del valor de la malla de producción – Factor de carga similar al de producción – Si se mantiene el diámetro de producción implica una mala distribución de la carga en el pozo lo que obliga a usar taco de aire – ES aconsejable usar un diámetro menor en pozos amortiguados

Amortiguada 

Cálculo de diseño N° 2: Método del cráter

DEFINICION DE TRONADURA AMORTIGUADA POR EL METODO DE CRATER (Frank Chiappetta, 1992) Las cargas de los pozos amortiguados deben ser tal que:

donde W = lbs de explosivo por pozo, k = constante de la competencia de la roca y dc = distancia en pies medida desde la superficie del banco hasta el centro de gravedad de los primeros 6 diámetros de longitud de la columna explosiva.

TRONADURA AMORTIGUADA POR EL METODO DE CRATER

Precorte 

Presión de pozo o de explosivo debe ser igual a UCS roca (1 a 2 veces)

Ph  k *UCS Pero Ph >>> UCS. desacoplar el explosivo a

Implica

P  Ph * f * h

hay

n c

volumen explosivo De2 le fc   2* volumen pozo Dh lh

que

n

 D le  P  Ph  *   kUCS  D lh  * h

2 e 2 h

Tipos de tronaduras de contorno La fórmula comúnmente utilizada y aplicada para el cálculo de espaciamiento es la siguiente:

D * Pb  T  S T Donde S es el espaciamiento en mm, T es la resistencia a la tracción de la roca en Mpa, Pb es la presión de detonación en el barreno en Mpa y d es el diámetro de perforación en mm. Esta definición de espaciamiento no considera las características estructurales de la roca. No obstante, algunos investigadores tales como Chiappeta (1982) sugieren que si la frecuencia de las discontinuidades excede de 2 a 3 entre los pozos de precorte, los resultados serían bastante pobres en términos de generación de ―medias cañas‖.

Para estructuras con ángulos menores que 10 grados a la pared final, parece existir poco efecto perjudicial a la calidad del precorte medida por la presencia de medias cañas. Estructuras paralelas a la cara final reforzaría aun más el perfil. Mala calidad del precorte, en términos de medias cañas visibles tiende ocurrir cuando el ángulo entre las fracturas y la línea de precorte está entre 10 y 60 grados. La calidad del precorte está fuertemente influenciada por la exactitud de la perforación, y se debe tener considerable cuidado en el posicionamiento de la perforadora para alcanzar una inclinación del pozo constante, espaciamiento del pozo regular, y pozos paralelos;

Distancia entre precorte y amortiguada

Tipos de tronaduras de contorno SECUENCIA DE SALIDA El precorte debe ser iniciado en forma separada o en conjunto con la tronadura de producción, pero con una diferencia de a lo menos 100 ms previo a la tronadura de producción. Con respecto a los intervalos entre pozos del precorte, la teoría de formar una grieta de tensión entre dos pozos implica una detonación simultánea de ellos. A modo de referencia, Ouchterlony (1995) reportó que si existen diferencias de tiempo de 1ms entre pozos de precorte, esta generaría mayores daños alrededor de un pozo.

Por tal motivo el autor del estudio recomienda el uso de cordón detonante para la iniciación del precorte. Idealmente debieran ser detonados todos los pozos del precorte en forma simultánea, pero como medida de precaución en lo que es vibraciones, estos debieran ser detonados en grupos de 20 a 30 pozos. EFECTOS DE LA EXACTITUD DE LA PERFORACIÓN La importancia de la exactitud de la perforación puede no ser considerada cuando se diseña un precorte, pero esta tiene una gran importancia debido al paralelismo que debiera existir entre los pozos, ya que su no paralelismo puede ser la causa de perfiles irregulares.

Tipos de tronaduras de contorno INCLINACIÓN DEL PRECORTE

Los máximos beneficios en términos de mejorar la estabilidad de los taludes, se obtienen cuando el precorte es perforado inclinado. Estas inclinaciones fluctúan en el rango de 15 a 30 grados, siendo mejores los resultados a medida que se utiliza una mayor inclinación, aumentando ciertamente la dificultad en la perforación. Cuando se realizan precortes inclinados y una fila buffer delante de ellos, es conveniente tronar el precorte antes de la tronadura de producción, principalmente para evitar que la fila buffer o amortiguada en la zona del pie del banco, quede demasiado cerca del pozo de precorte y ésta pueda ser iniciada por simpatía.

Tipos de tronaduras de contorno

Presencia de “media cañas “ en el talud del banco

Los tres principales factores geoestructurales que afectan el resultado del precorte son: - La frecuencia de fractura a lo largo de la línea de precorte. - El ángulo formado entre la línea de precorte y las estructuras.

- El relleno de las fracturas. De algunas investigaciones sobre la orientación de las fracturas con respecto a la línea de precorte, se tiene que ángulos menores a 10 y superiores a 60 grados entre la estructura y la línea de precorte tiene un menor efecto sobre el resultado en la pared final. Por el contrario, ángulos entre 15 y 60 grados son los más desfavorables en el resultado del precorte.

Tipos de tronaduras de contorno

Tipos de tronaduras de contorno

Por qué no se tienen medias cañas en perforaciones verticales de precortes

Situaciones de logro de líneas de programa

Diseño geotécnico C

A

B

Situación real

Situaciones de logro de líneas de programa

Diseño geotécnico A

B

Situación real

Situaciones de logro de líneas de programa

Diseño geotécnico C

A B

Situación real

Referencias bibliográficas

REFERANCIAS BIBLIOGRAFICAS. -“Manual de perforación y voladura de roca“, LOPEZ JIMENO. -“Curso de tronadura mina a cielo abierto Chuquicamata”, Enaex.

-“Estudio de control del daño y quebradura Mina Radomiro Tomic”, Enaex -“Diseño de voladuras” , DR. CALVIN CONYA. -“Tronadura para ingenieros “ , DR. CAMERON Mc kenzie. - Presentación tronadura controlada, Carlos Orlandi - Curso Tronadura y geomecanica, Antonio Karzulovic

Macizo rocoso 

Propiedades físicas de la roca – – – –



Débil? Competente? Frágil? Atenuación?

Características de las fracturas – – – –

Masiva? Pocas fracturas? Muy diaclasada? Conjuntos principales?

Parámetros de perforación 

Tipo de perforadoras



Longitud de los pozos



Diámetro de los pozos



Alineación

Cálculo de tiempos de retardo

Etapas de la operación de tronadura

Efectos negativos de la tronadura     



Mala fragmentación Corte apretado Daño al talud y a edificaciones Tiros quedados Flyrocks Airblasts

Zonas reactivas

Estrategias para sulfuros reactivos 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8)

Hacer nada Cargar y tronar Medir temperaturas (Termocupla versus infra rojo (IR)) No usar detritos como taco Usar mangas de plástico en el pozo Usar explosivo encartuchado Usar explosivo inhibido Combinaciones de los puntos anteriores

Indicadores de roca reactiva   







1.Presencia de sulfuros (mayor a 1%) 2. Presencia de sulfuro negro. 3. Presencia de sales blancas o amarillas en la roca que indican oxidación. 4. Condición acídica ( causada por la reacción anterior) indicada por el color del agua que fluye (amarilla – café rojiza). 5. Reacción espontánea (humos) en la sobrecarga o la roca estéril o el mineral en stocks o en la mina. 6. Olor acre irritante causado por la oxidación del sulfuro que produce dióxido de sulfuro

Procedimientos de perforación y tronadura basados en: 1. Identificación de las zonas reactivas 2. Notificación de mallas reactivas a todo el o personal involucrado antes de perforar 3. Registro riguroso de temperaturas 4. Uso de explosivos inhibidos 5. Tiempos de residencia restrictivo – Tº pozos 32 a 38 ºC 4 a 6 horas

– Tº > 43ºC 2 a 4 hrs

Procedimientos de perforación y tronadura basados en (cont.): 6. Cargar desde los pozos más fríos a los más calientes 7.

Cargar desde el frente del disparo hacia atrás

8.

Tronaduras

más

pequeñas

y

frecuentes 9.

Diseños de iniciación más simples

más

Por qué usar productos inhibidos en vez de mangas -

Costo Manejo del riesgo Derrame de explosivo Carguío de pozos por error antes de enmangar - Tiros quedados





Inhibidores de reacción de pirita: – Urea – Oxido de zinc – Carbonato de magnesio – Oxido de aluminio Tº de explosión de detonadores 120 a 130 ºC

Reacciones involucradas  

FeS2 +7/2O2 + H2O -> FeSO4 2FeSO4 + 1/2O2 + H2SO4 -> Fe2(SO4) + 1/2H2O



FeS2+ 7Fe2(SO4)3 +8H2O —>15FeSO4 + 8H2SO4



Fe2(SO4)3 + Cu2S—>CuSO4 + 2FeSO4 + CuS



Fe2(SO4)3 + PbS + 1-1/2O2 + H2O—>PbSO4 + 2FeSO4 + H2SO4



2Fe2(SO4)3 + CuFeS2—>CuSO4 + 5FeSO4 + 2S



3Fe2+ + NO3- + 4H+—>3Fe3+ + NO + 2H2O