Diseno Detallado de Cunas

DISEÑO DETALLADO BARRENACIÓN, CARGADO, VOLADURA

DISEÑO DE TUNELEO Obviamente los barrenos deberán ser dados en la correcta posición e inclinación para el diseño de la voladura a realizar. Para un buen barrenado, los barrenos deberán ser marcados. Atención especial en estas operaciones es la cuña, su efecto es extremo en este caso.

DISEÑO DE TUNELEO Las voladuras en banco cuentan con dos caras libres, mientras que en Tuneleo Tuneleo se tiene una y hay que  preparar otra para una voladura eficiente. Esta segunda cara es llamada cuña y es producida p roducida por  barrenación especial, cargado cargado y técnicas técnicas de voladura.

DISEÑO DE TUNELEO Terminología La terminología varía de un área minera a otra. Los de Contorno son llamados De cielo cuando están en el Arco y Tablas cuando están a los lados.

DISEÑO EN TUNELEO CUÑAS: Quemada, en V,en abanico Resto de Barrenación: De Piso, De Arco, o de Banqueo

CUÑA QUEMADA

CUÑA QUEMADA La Cuña Quemada es usada exclusivamente  para diámetros pequeños en tuneleo, porque todos los barrenos son perforados paralelos al centro.

CUÑA QUEMADA Es la cuña mas comunmente utilizada, consta de un barreno de gran diámetro para corte. Los barrenos se perforan paralelos al centro del mismo y al detonar expulsan el material hacia el barreno de gran diámetro (o barrenos) los cuales actuan como apertura. La Cuña Quemada se coloca en algún lugar del túnel, pero su ubicación influencía en el desplazamiento,el consumo de explosivos, el número de barrenos y la ubicación de la próxima cuña.La normal ubicación es en la primera línea de ayudantes arriba del piso.

CUÑA QUEMADA •

Si la cuña esta cercana a la tabla,el patrón de barrenación será mejor explotado y tendra pocos barrenos en la serie  principal.  – 

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Para un buen avance y buena colocación de la rezaga, la cuña debe ser colocada baja y centrada.  – 

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La cuña debe ser colocada en roca relativamente sana o alternar a los lados para subsecuentes barrenaciones.

Esto proporciona menor desplazamiento y menor consumo de explosivos,porque hay mas barrenos de banqueo.

Posicionando la cuña alta en el túnel, proporciona una rezaga extendida pero consume mas explosivo y causa mayor barrenación debido a mas barrenos de banqueo.

CUÑA QUEMADA La cuña quemada esta compuesta de uno o mas barrenos vacíos, rodeado por barrenos de diámetro mas pequeños. Los cuales al detonar descargan sobre el o los barrenos vacíos. Los barrenos son colocados en cuadro o diamante, alrededor de el barreno vacío. El número de cuadros en la cuña esta limitado, porque el Bordo en el último barreno no deberá de exceder el Bordo de los  barrenos de banqueo.

CUÑA QUEMADA

Ejemplos de Cuñas

From Underground Mining Methods Handbook, Hustrulid et al, SME, 1982

CUÑA QUEMADA •

Para mejores resultados seguir con los siguientes  parámetros:  –  Barrenos sin cargar de gran diámetro  –  Vigilar Bordo  –  Concentración de la carga

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La precisión en la barrenación es extremadamente importante en la Cuña Quemada; funciona como los efectos de desviación en el Bordo, teniendo como resultado menor avance.

AVANCE CON CUÑA QUEMADA DIÁMETRO DE BARRENO NO CARGADO

El mayor diámetro del centro, de el  barreno no cargado, proporciona la  profundidad de la barrenación. A mayor diámetro, mayor avance.

AVANCE CON CUÑA QUEMADA Diámetro de barreno Vacío

Para llevar a cabo el trabajo, en lugar del  barreno de diámetro grande, usar algunos  barrenos sin cargar de menor diámetro. • Para calcular el Bordo en el primer cuadro de la cuña, usar el diámetro del barreno sin cargar en el caso de un barreno y usar el diámetro efectivo en caso de algunos  barrenos sin cargar. •

AVANCE CON CUÑA QUEMADA Barreno Vacío •

El diámetro efectivo de apertura cuando algunos barrenos son usados se calcula de la siguiente manera: D = d x n0.5, en donde: • • •

D = diámetro efectivo d = diámetro de cada barreno sin cargar  n = el número de barrenos

CUÑA QUEMADA Bordo La precisión en la barrenación es extremadamente importante en la Cuña Quemada; los efectos de desviación afectan como el Bordo, dando como resultado un menor avance por disparo (ver próxima transparencia).

AFECTACIÓN DEL BORDO EN LA VOLADURA CON CUÑA QUEMADA

CUÑA QUEMADA BORDO •

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La gráfica precedente muestra que el Bordo debe ser cerca de 1.5 veces el diámetro efectivo de apertura (D). Sin embargo nosotros usaremos: • a = 1.5 x D, en donde a es el Bordo del

 primer cuadro

CUÑA QUEMADA CARGA DEL PRIMER CUADRO •

• •

Los barrenos cercanos al barreno (s) sin carga deben de ser cuidadosamente cargados, como también una pequeña cantidad de explosivo no romperá la roca bien, asi como mucho explosivo desplazará la roca hacia la pared y la compactará; en ambos casos un avance completo será  perdido. También una alta carga causará muerte por presión o detonación por simpatía de los barrenos adyacentes. La concentración de carga para el primer cuadro será encontrada usando la relacion: a = 1.5 x D

CUÑA QUEMADA CARGA DE LOS BARRENOS SUB-SECUENTES •

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El calculo para los siguientes cuadros de la cuña es el mismo que para el primer cuadro, excepto que el rompimiento es en apertura rectangular en lugar de una apertura circular.  Normalmente el Bordo (B) para los siguientes cuadros de la cuña es igual al ancho (W) de cada cuadro previo.La gráfica en la siguiente transparencia muestra la mínima concentración de carga para la columna de explosivo Vs. máximo Bordo. Para romper el fondo del barreno ,la carga completa debe ser al menos de 1.5 x B.

CUÑA QUEMADA Las siguientes fórmulas son usadas para la distribución geométrica de la cuña quemada: 1cuadro -- a = 1.5 x D W1 = a x 1.414 2 cuadro -- B1 = W1 c - c = 1.5 x W1 W2 = 1.5 x W 1 x 1.414 3 cuadro -- B2 = W2 c - c = 1.5 x W2 W3 = 1.5 x W 2 x 1.414 4 cuadro -- B3 = W3 c - c = 1.5 x W3 W4 = 1.5 x W 3 x 1.414

CUÑA QUEMADA RETARDOS

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Cuando se dispara una cuña  barrenada a 4.0 mts de  profundidad, requerirá aproximadamente de 60 a 100 MS para que la roca se mueva hacia afuera. En los primeros dos cuadros de la cuña,solamente un detonador de cada tiempo debe ser usado; en los siguientes dos cuadros dos detonadores de cada retardo  pueden ser usados.

CUÑAS EN V

CUÑAS EN V •

Las cuñas en V son las cuñas en ángulo mas utilizadas; se requieren grandes anchos de túnel para acomodar el equipo de  barrenación; en adición,el avance por trueno aumenta con el aumento del ancho del túnel. Un avance del 45 a 50 % del ancho es  posible.

CUÑAS EN V •

El ángulo interior de la cuña debe ser al menos de 60o.

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Las cuñas en V normalmente consisten de dos Vs,  pero para mayor profundidad se pueden tener mas.

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Sucesivamente se debera de retardar 50 MS para el desplazamiento y abundamiento de la roca.

CUÑAS EN V •

Cada V en la cuña debe ser disparado con el mismo intervalo de tiempo, usando Iniciadores MS para asegurar el rompimiento de la roca y coordinación a lo largo de los barrenos en V.

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 No utilizar períodos largos de retardo.

CUÑAS EN V

CUÑAS EN ABANICO

CUÑAS EN ABANICO Las Cuñas en Abanico son otro ejemplo de  barrenación en ángulo. Cuando las comparamos con la Cuña Quemada, se requieren grandes anchos de obra para acomodar los equipos.

CUÑAS En Abanico

CUÑAS

EN ABANICO •

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La idea de la Cuña en Abanico es hacer una abertura en un lado del túnel.La abertura es usada como otra cara libre para continuar con la siguiente barrenación. La barrenación y cargado de los barrenos en abanico es similar a los de la cuña en V. Usar retardos MS para mejor fragmentación. Si se usa una base continua, la ubicación del  primer barreno en ángulo debe ser de izquierda a derecha.

BARRENACIÓN PRINCIPAL

BARRENACIÓN PRINCIPAL Despues de que los barrenos de cuña han sido diseñados, se cálcula el resto de los  barrenos. • Los barrenos estan divididos en contorno (tablas y cielo), de banqueo y de piso. •

BARRENACIÓN PRINCIPAL •

Usando el bordo (B), la concentración de carga (I b) y la profundidad del barreno (H), la barrenación y la geometría de la carga de los barrenos deberá ser encontrada en la tabla de la siguiente transparencia:

BARRENACION PRINCIPAL

BARRENACIÓN PRINCIPAL

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Se recomienda una voladura suavizada en los  barrenos de contorno.  – 

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 Nota: los barrenos de piso son los mas cargados para compensar el peso de la roca que cae despues de la detonación.  – 

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Los de piso deberan ser detonados con el segundo retardo alto.

Los barrenos de contorno deben de ser encerrados en un ángulo de cerca de 3o (5 cm/m) para una fácil barrenación en el  próximo avance.

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Los daños de la voladura en cielos y tablas necesitan de un caro soporte.

La voladura suavizada esta acompañada por reducciones de bordo, espaciamiento y concentración de carga, comparados con los otros  barrenos.  – 

Esta reducción se contempla en la siguiente tabla.

BARRENACIÓN PRINCIPALPatrón de encendido •

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En el área de banqueo el retardo deberá tener un tiempo suficiente Para barrenos de contorno:  – 

 – 

El cielo debe ser detonado con el mismo intervalo de retardo Las tablas deberán ser detonadas con el mismo intervalo de retardo MS, generalmente un tiempo menos que los barrenos de cielo.

EJEMPLO Datos: Proyecto de 1 km de longitud con una sección de 88 m2. El área de contorno deberá ser con Voladura Suavizada y se usará Cuña Quemada, con un diámetro de barrenación de 38 mm. El equipo es un Jumbo con barra de 4.3 m y 3.9 m efectivos. El avance por trueno deberá ser > 90%. El terreno es seco de caliza, se carga con ANFO y detonadores MS ; el iniciador es TOVEX de 1” X 8”.

SOLUCIÓN 1. Encuentre el diámetro de barreno (s) sin carga.

Para obtener al menos 90% de avance con un barreno de profundidad de 3.9 m, usar un barreno central vacío de 127 mm (o 2 de 89 mm).

SOLUCIÓN 2. Distribuir el primer cuadro de la Cuña Quemada. La distancia del centro del barreno de 127 mm al centro del barreno cargado mas cerca es: a = 1.5 x 127mm = 190 mm El ancho del primer cuadro es: W1 = 190 x 1.414 = 270 mm

PRIMER CUADRO La concentración de carga para los barrenos es de 0.4 kg/m de ANFO. La profundidad del  barreno vacío se supone igual a la distancia c-c , 0.2 m, resultando en una altura de carga de 3.7 m y una carga de explosivo de 1.48 kg. Sin embargo el ANFO,en una densidad nominal de 0.82 g/cc da una densidad de 0.93 kg/m en  barrenos de 38 mm; la carga de los 4 barrenos con 1.6 m de ANFO hasta cargar los 1.48 kg  para una altura de carga de 1.6m.

El total de carga para el primer cuadro es 4 x 1.5 kg = 6 kg.

SEGUNDO CUADRO 3. Distribución del segundo cuadro en la cuña. La voladura del primer cuadro hace una abertura de 270 mm x 270 mm. El bordo del segundo cuadro es igual al ancho de la abertura. C -C = 1.5 x W1 = 400 mm W2 = 1.5 x W1 x 1.414 = 560 mm De acuerdo a la gráfica, la concentración de carga es de 0.4 kg/m. La parte sin carga del  barreno es de 0.5 x B, o 135 mm, asi la carga es de 0.4 x (3.9 - .135) = 1.5 kg. Esto es

lo mismo para el primer cuadro, se usa la misma altura de carga.

La carga total del explosivo para el cuadro 2 es de 6 kg.

TERCER CUADRO 4. Distribución del tercer cuadro en la cuña La abertura ahora es de 560 mm x 560 mm. El Bordo del tercer cuadro es igual al ancho de esta abertura. C -C = 1.5 x W2 = 840 mm W3 = 1.5 x W2 x 1.414 = 1.19 m De acuerdo a la gráfica, la concentración de carga es de 0.65 kg/m. La parte sin cargar del barreno es de 0.5 x B, o 280 mm, asi la carga es 0.65 x (3.9 - .28) = 2.4 kg. Esto es

mas ANFO; la altura de carga es de 2.6 m. La carga total de explosivo es de 10.4 kg

CUARTO CUADRO 5. Distribución del cuarto cuadro en la cuña. La abertura es ahora de 1.19 m x 1.19 m, con un ancho mayor que el Bordo de los barrenos de  banqueo (ver gráfica). El Bordo seleccionado es de 840 mm, el mismo que  para los barrenos de  banqueo con una concentración de carga de 0.9 kg/m. W4 = 1.5 x W3 x 1.414 = 2.5 m

CUARTO CUADRO +BANQUEO Para encontrar la carga de columna usar la parte de la tabla para cálculos en barrenos de banqueo (stoping). Nota: la altura de la carga de fondo es 1/3 x H, o 1.3 m. La concentración de la carga de columna es 0.5 x I b, o 0.45 kg/m. Si el ANFO tiene una densidad d 0.93 kg/m, se dificulta cargar con una baja concentración.

CUARTO CUADRO + BANQUEO La altura de la carga de columna es 3.9 - 1.3 - 0.5 x 0.84 = 2.2 m. La carga total es 2.2 + 1.3 = 3.5 m, lo cual da 3.5 m x 0.93 kg/m = 3.16 kg de ANFO por barreno. Sin embargo,la carga total de explosivo para el cuarto cuadro es de 12.6 kg.

CÁLCULO BARRENACIÓN PRINCIPAL Ahora que el cálculo de la cuña fue diseñado el resto del trueno se cálcula en el siguiente orden: - Barrenos de piso - Barrenos de tablas - Barrenos de cielo - Banqueo horizontal y hacia arriba - Banqueo hacia abajo Iniciando con los barrenos de perímetro se decide el Bordo y el Espaciamiento para los contornos del trueno , entonces se localiza la cuña y se ubican los barrenos de banqueo. Donde se usa ANFO la concentración de carga es de 0.93 kg/m.

BARRENOS DE PISO Debe ser de 5 cm/m, o 20 cm como máximo. Asi los barrenos deberán colocarse a 0.8 m sobre el piso. El Bordo ya encontrado es 840 mm y el Espaciamiento es 1.1 x B, o 925 mm. De acuerdo a la gráfica, la altura de la carga de fondo es 1/3 x 3.9 m, o 1.3 m, lo cual es igual a 1.2 kg de ANFO. La carga de columna es 1.0 x I b, o 0.9 kg/m, con una altura de 3.9 - 1.3 - 0.2 x 0.84 = 2.43 m. Asi, 2.43 m x 0.93 kg/m = 2.3 kg es el peso del explosivo en la carga de columna. El peso total de explosivo por barreno es de 2.3 + 1.2 = 3.5 kg, y la altura de carga es 3.75 m.

BARRENOS DE TABLAS El Bordo ya encontrado es de 840 mm y el Espaciamiento es 1.1 x B, o 925 mm. La regla es 5 cm/m, o 20 cm máximo. Asi los barrenos deben de ser colocados 0.8 - 0.2, o 0.6 m de la tabla. De acuerdo a la gráfica la altura de la carga de fondo es de 1/6 x 3.9 m, o 0.65 m, lo cual es igual a 0.6 kg de ANFO. La carga de columna es 0.4 x I b, o 0.4 kg/m, con una altura de 3.9 0.65 - 0.5 x 0.84 = 2.83 m. Asi, 2.83 m x 0.93 kg/m = 2.6 kg de explosivo. El explosivo total por barreno es 2.6 + 0.6 = 3.2 kg, y la altura de carga es 3.4 m.

BARRENOS DE CIELO A no ser por la diferencia en concentración de carga, los datos de diseño de los barrenos de cielo son iguales que para los barrenos de tablas. Desde que se usa ANFO y no se puede variar la concentración de carga, mientras otras variables no cambien, los barrenos de cielo se distribuirán de la misma manera que los de las tablas y se cargarán bajo los mismos parámetros. Bordo = 840 mm, espaciamiento = 925 mm, longitud de carga = 3.4 m, carga  por barreno en peso = 3.2 kg.

BARRENOS HORIZONTALES DE BANQUEO El Bordo es 840 mm y el Espaciamiento de 925 mm. De acuerdo a la gráfica la altura de la carga de fondo es de 1/3 x 3.9 m, o 1.3 m, lo cual equivale a 1.2 kg of ANFO. De acuerdo a la tabla la altura de carga es 3.9 1.3 - 0.5 x 0.84 = 2.18 m. Asi, 2.18 m x 0.93 kg/m = 2.0 kg de peso de explosivo. Total peso de explosivo por barreno es de 2.0 + 1.2 = 3.2 kg y la carga total en altura es 3.4 m.

BARRENOS DE BANQUEO SECCIÓN BAJA Los cálculos son los mismos que para barrenos de  banqueo, excepto que el Espaciamiento es 1.2 x B = 1 m.

SUMARIO DEL EJEMPLO Con un avance esperado de 3.5 m (96%), un volumen total de 307.12 m3 de caliza a ser volada. Si la densidad de la caliza es 2615 kg/m3, entonces tenemos 803 mt3 de roca. El factor de carga resultante es 1.08 kg/m3, o 0.38 kg/mt.

Parte del trueno No. De Barrenos

1 Cuadro 2 Cuadro 3 Cuadro 4 Cuadro

Peso de Exp. Peso Total por barreno Kg Kg.

4 4 4 4

1.5 1.5 2.6 3.16

6 6 10.4 12.64

12

3.5

42

4

3.2

12.8

B. de Cielo

18

3.2

57.6

B. de Banqueo Horizontal  Abajo

24 34

3.2 3.2

76.8 108.8

108

25.06

333.04

B. de Piso B. de Tablas

Total