Voladura Controlada Buffer Blasting Expo 12

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ Facultad de Ingeniería de Minas

CURSO: Perforación y Voladura de Rocas II

TEMA: Voladura Amortiguada (Buffer Blasting)

QUE SE DESEA DE LA VOLADURA…

Obtener una fragmentación óptima minimizando el daño del macizo rocoso para obtener taludes estables.

Maximizar productividad, disminuir el costo por tonelada, maximizar tamaño de voladura

DIFERENCIAS ENTRE LA VOLADURA DE PRODUCCION Y LA VOLADURA CONTROLADA

En la práctica el método de voladura controlada requiere de ciertas condiciones que la diferencian de la voladura de produccion, como se muestra a continuación:

Voladura de Producción Los taladros de voladura de produccion destrozan la roca por interacción de las ondas entre sí, con predominio de fracturamiento radial.

Voladura Controlada A diferencia de los taladros de voladura de produccion, los de voladura controlada deben espaciarse de tal modo que no se tenga la etapa de roca pulverizada y que las fracturas creadas se dirijan a los puntos de menor resistencia, es decir de taladro a taladro, alineándose para formar un plano de corte, con lo que se disminuye o elimina la formación de fracturas radiales

Taladros de contorno = 165 mm

Taladros de amortiguados = 165 mm Taladros de producción = 311 mm

Voladura Controlada El objetivo de la voladura controlada es evitar el rompimiento de la roca fuera de límites previamente establecidos, es decir evitar la sobrerotura (overbreak). Es un método especial que permite obtener superficies de corte lisas y bien definidas, al mismo tiempo que evita el agrietamiento excesivo de la roca remanente, con lo que contribuye a mejorar su estabilidad y tener taludes con mejores paredes finales.

Consiste en el empleo de cargas explosivas lineales de baja energía colocadas en taladros muy cercanos entre sí, que se detonan en forma simultánea para crear y controlar la formación de una grieta o plano de rotura continuo, que limite la superficie final de un corte o excavación.

En términos generales: Si la voladura para este corte es anterior a la voladura de produccion, se le denomina “precorte o presplitting” Si es posterior se le conoce como: Recorte Si la roca no permite ninguna de las dos anteriores se hace una voladura: suave o amortiguada (Smooth blasting).

VOLADURA AMORTIGUADA (Buffer Blasting) Esta técnica consiste en modificar la ultima fila de la voladura de producción, reduciendo el burden, espaciamiento y concentración de cargar explosiva para amortiguar la acción de la onda de compresión proveniente de los taladros de producción en la pared de banco. Generalmente se usa con el precorte, aunque también puede ser utilizada solo en macizos rocosos homogéneos. Generalmente el burden es de 0.5 a 0.7 veces el burden de producción y espaciamiento de 1.0 a 1.25 veces el burden amortiguado, mientras que el factor de carga es 0.5 a 0.8 la producción. La carga explosiva puede ser estimada utilizando la formula de distancia escalada.

Controlled contour blasting methods 

Buffer blasting, is a combination of pre-splitting and smooth blasting. Used in surface mines with large diameter blastholes > 200 mm. Contour row is presplitted and the two rows next to the contour row are having reduced linear charge concentration Agne Rustan Luleå Technical University SIPERVOR 10, 3-5 dec 2009 Lima, PERÚ

Metodos de Voladura Controlada 

Voladura Amortiguada, Es una combinación de la Voladura de Pre-corte y la Voladura Lisa. Usados en minas superficiales con diametros de taladros > 200 mm. La fila del contorno es precorte y las dos filas de al lado de la fila del contorno reducen la concentración de la carga.

DEFINICION DE VOLADURA AMORTIGUADA (López Jimeno, Manual de Perforación y Voladura)

Son voladuras semejantes a las convencionales, donde se ha modificado el diseño de la última fila, tanto en el esquema geométrico que es más reducido como en las cargas de explosivo que suelen ser menores y desacopladas

DEFINICION DE VOLADURA AMORTIGUADA (Konya, Manual de Voladura )

Se llama voladura amortiguada a una técnica la cual provee algún control sobre el número de fragmentos y la dirección en la cual éstos vuelan. Se perfora un barreno entre 2/3 y 3/4 de la distancia a través de la piedra. Una carga que equivale a aproximadamente 75 gramos por metro cúbico se utiliza para la voladura de prueba. El taco para estos barrenos debe ser cómo mínimo 1/3 de la profundidad del barreno. La profundidad mínima del taco en este tipo de voladuras debe ser aproximadamente de 30 cm. Si estas profundidades son mayores, los barrenos pueden escopetearse y se obtendrán muy pocos resultados en la fragmentación.

Cuando se utilizan las técnicas de voladura amortiguada, ocurrirá el mínimo de roca en vuelo y normalmente la piedra sólo se desgajará en su lugar. Si se desean más fragmentos, el colchón de aire puede reducirse incrementando la cantidad de taco dentro del barreno. Mientras más taco se coloque en el barreno, se obtendrán mayor número de fragmentos y a la vez, se obtendrá también mayor violencia.

DEFINICION DE VOLADURA AMORTIGUADA POR EL METODO DE CRATER (Frank Chiappetta, 1992)

En realidad, Chiappetta utilizó este método sólo para calcular la cantidad de explosivo en pozos amortiguados. El supone que el burden y espaciamiento debería ser 0,5 a 0,75 veces el de producción. Pero, por formulismo también se puede determinar el diseño de perforación.

Las cargas de los pozos amortiguados deben ser tal que:

Donde: d = Distancia desde el fondo de taladro hasta el centro de gravedad de los primeros 8 diámetros de la carga en pies (m). K = Distancia escalada cuyo valor varia entre 3,5 a 4,5 pies/Lb 1/3 (1,39 a 1,78 m/Kg 1/3). W = carga explosiva en Lb (Kg)

En el sistema métrico la ecuación es:

El valor de k está en la siguiente tabla: CALIDAD DE LA ROCA

K

Poco Competente

3,5

Competente

4,0

Muy Competente

4,5

Este valor «dc» de diseño debe ser menor o igual al valor real, con esto la craterización será mínima o inexistente. Lo deseable es que sean iguales. Por definición el dc real es: Es decir:

donde H = largo pozo (m), W = kg explosivo, γ = densidad de carga (kg/m) y D = diámetro de perforación (pulgadas)

Lo Ideal:

De esta ecuación se puede calcular W por intermedio de la función BUSCARV de la planilla EXCEL. Conociendo W, suponiendo una SBR igual a la de los pozos de producción y fijando que porcentaje del factor de carga de producción se utilizará en el amortiguado, se puede calcular el B y S con la siguiente ecuación, que se obtiene de la definición del factor de carga:

Donde: BB = burden amortiguado (m) W = kg explosivo/pozo Fc = factor de carga de pozos de producción (gr/ton) KBP = relación factor de carga amortiguado/producción (tanto por 1) L = altura del banco (m) dr = densidad de la roca (Ton/m3) SBR = relación espaciamiento/burden.

Ejemplo de cálculo D = 12” Densidad de la Roca (dr) = 2,6 ton/m3 Producción:  B = 8 m, CALIDAD DE LA ROCA  S = 9 m, de = 1 gr/cc Poco Competente  Taco = 7 m Competente  Pasadura (J) = 2 m. Muy Competente Amortiguado: o de = 1,25 gr/cc o roca competente k= 4,0 o H = L = 15 m.

K(Pies/Lb)

K (m/Kg)

3,5

1,39

4,0

1,58

4,5

1,78

Calculando la densidad de carga En la formula reemplazando

Resolviendo esta ecuación con la función BUSCARV en EXCEL, se obtiene W = 393 Kgs.

En pozos de producción se tiene B = 8 m, S = 9 m, de = 1 gr/cc Taco = 7 m Pasadura (J) = 2 m.

En pozos de amortiguado: Utilizando el mismo factor de carga de producción (KBP = 1) se tiene:

VOLADURA DE CONTORNO

Procedimiento en Taladros Buffer  Las líneas buffer tienen menor burden, espaciamiento y concentración de carga explosiva que los taladros de producción, de manera que durante el proceso de detonación amortiguan la acción de la onda de comprensión provenientes de los taladros de producción, para lograr esta acción, es importante que los taladros que conforman la hilera, tengan entre 60% y 70% de la presión de detonación de los taladros de producción; como la presión de detonación es una relación directa donde intervienen la densidad y velocidad de detonación es una relación directa donde intervienen la densidad y velocidad de detonación del explosivo, este decaimiento se obtiene empleando explosivos con menor densidad y velocidad de detonación.

DIÁMETRO DEL ESPACIAMIENTO BERMA TALADROS EN EN METROS EN METROS PULGADAS (1) (1)

2-2½ 3-3½ 4-4½ 5-5½ 6-6½

0.90 1.20 1.50 1.80 2.00

1.20 1.50 1.80 2.00 2.50

CARGA EXPLOSIVA EN Kg/m (1) y (2)

0.12 - 0.40 0.20 - 0.75 0.40 - 1.0 1.0 - 1.5 1.5 - 2.20

Cargas y plantillas propuestas para Voladuras Amortiguadas. El número (1) indica que dependen de la naturaleza de la roca, las cifras anotadas son promedio. El número (2) indica que el diámetro del cartucho deberá ser igual o menor que la mitad del diámetro del barreno.

Para efectos de un amortiguamiento máximo las cargas deben colocarse dentro del TALADROS estan próximas como sea posible a la pared correspondiente al lado de la excavación.

Colocación de las cargas Voladuras Amortiguadas.

de

explosivos

para

►

El retardo mínimo entre la explosión de los barrenos amortiguadores proporciona la mejor acción de corte entre barreno y barreno; por lo tanto, normalmente se emplean líneas troncales de Primacord pentacord. En donde el ruido y la vibración resulten críticos, se pueden obtener buenos resultados con estopines de retardo MS.

►

La profundidad máxima que puede volarse con éxito por este método, depende de la precisión del alineamiento de los barrenos. Con barrenos de diámetros mayores puede mantenerse un mejor alineamiento a mayor profundidad. Las desviaciones de más de 6" del plano de los barrenos dan generalmente malos resultados. Se han hecho voladuras con éxito usando barrenos de amortiguamiento hasta de 90 pies de profundidad.

►

Cuando se realizan voladuras por amortiguamiento en áreas curvas o en esquinas, se requiere menores espaciamiento que cuando se vuela una sección recta. Pueden también utilizarse ventajosamente taladros-guía cuando se vuelan caras no lineales. En esquinas de 90, una combinación de varios procedimientos para voladuras controladas (barrenación en línea, precorte, etc.), dará mejores resultados que la voladura amortiguada simple.

Voladuras Amortiguadas en frentes, en esquina o en rincón combinada con otro método de Voladura controlada.

ESQUEMAS DE VOLADURA AMORTIGUADA I

Taladro con carga convencional, con explosivo de baja energía (EXADIT) sin atacar, sin taco. Iniciación con detonador en la boca o al fondo.

CARTUCHOS DE EXADIT

CEBO

SECCIÓN DEL TALADRO:

ESQUEMAS DE VOLADURA AMORTIGUADA II

Esquema del carguío en taladros periférico con cartuchos de dinamita espaciada con material inertes o aire libre y cordón detonante a lo largo del taladro.

TACO INERTE

ESPACIADORES INERTES

CORDÓN DETONANTE SECCIÓN DEL TALADRO:

ESQUEMAS DE VOLADURA AMORTIGUADA III

Cartuchos convencionales fijados a distancias determinadas sobre una media caña de tubo de plástico - diámetro del cartucho de 22 a 38 mm y diámetro del taladro 50 a 75 mm como ejemplo.

TACO INERTE

ESPACIOS VACÍOS

TUBO DE PLÁSTICO

SECCIÓN DEL TALADRO:

TACO INERTE EXSACORTE

CEBO (CON ELÉCTRICO)

SECCIÓN DEL TALADRO:

DETONADOR

NO

VOLADURA

EMPRESA: SOCIEDAD MINERA CERRO VERDE S.A.A 

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 



La voladura cerca al perímetro del Tajo, da origen a problemas de estabilidad en las paredes finales. Con la finalidad de mejorar la estabilidad de los taludes y la integridad de las paredes finales, es que se utiliza la técnica de precorte para minimizar los daños que pueden ocurrir detrás de la zona de voladura de producción. En el Tajo Cerro Verde se logró realizar la técnica de precorte en banco doble desde el nivel 2513 al nivel 2483, perforando con un ángulo de 68 grados. Los resultados luego de la aplicación de esta técnica fueron satisfactorios lográndose obtener una pared estable con un corte longitudinal a lo largo de la fila de taladros de precorte. Al medir la vibración sin aplicar la técnica de precorte, a una distancia de 15.65 m del trim con un geófono enterrado a 8 m se obtuvo una PPV del orden de 353.7 mm/s. Al medir la vibración aplicando la técnica de precorte, a una distancia de 15.78 del trim con un geófono enterrado a 8 metros se obtuvo una PPV de 159.2 mm/s, lo que nos indica que el precorte logró filtrar el efecto de la vibración del disparo en un orden del 54 %. Concluimos que si bien el precorte es costoso; operacionalmente por seguridad y economía es muy beneficioso ya que se logra recuperar más mineral y se deja de mover desmonte al tener taludes más estables.

Ventajas: Ventajas: La voladura Amortiguada ofrece ciertas ventajas, tales como: Mayores espaciamientos entre barrenos para reducir los costos de perforación.  Mejores resultados en formaciones no consolidadas.  El mejor alineamiento obtenido con barrenos de gran diámetro permite perforar barrenos más profundos. 

Objetivos En Mina Cerro Verde 

Generar una superficie de discontinuidad en el terreno, que sirva:

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Como un filtro de vibraciones. Como medio de evacuación de gases. Como superficie de reflexión de ondas. Aumentar la estabilidad mecánica del macizo rocoso. Menor o nula sobre perforación. Tiene alta incidencia y beneficios en explotaciones con problemas de estabilidad de taludes. Disminución de los costos finales de explotación. No existe una clara conciencia al respecto y la mayoría de veces se entiende como una opción costosa siendo para muchos un lujo mostrar taludes estéticos. El ahorro finalmente se visualiza analizando la operación global.

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GRACIAS POR SU ATENCIÓN