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U N V E R S I D A D D E A N T O FA G A S TA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN MINAS

TALLER N°1 Cielo Abierto     

Balance de oxígeno Factor de gasificación Método geosísmico Método del cráter Método de Langeford

AYUDANTÍA PERFORACIÓN Y TRONADURA

Ayudantes: Patricio Duran Rodrigo Maldonado Bruno Negrete Vanjo Pierotic

Ayudantes: Patricio Duran – Rodrigo Maldonado- Bruno Negrete- Vanjo Pierotic

Ayudantía PYT 2 Taller N°1 2015

PROBLEMA N°1 Se tiene un explosivo ANFO tradicional que desarrolla máxima energía, el cual tiene la siguiente reacción química de detonación: 3NH 4 NO 3 + CH 2

CO 2 + 7H 2 O + 3N 2

Calcule: a) Calor de explosión b) Volumen de explosión c) Densidad del explosivo

PROBLEMA N°2 Se tiene un ANFO aluminizado: 3NH 4 NO 3 + CH 2 + AL

CO 2 + 7H 2 O + AL 2 O 3 + 3N 2

AL 2 O 3 : Producto en estado sólido *Utilice ρa= 1,0 (gr/cc) Calcule: a) Volumen de explosión b) Calor de explosión c) Densidad del explosivo

PROBLEMA N°3 Dado el explosivo ANFO Aluminizado, cuya reacción química de detonación es la siguiente: 3NH 4 NO 3 + CH 2 + AL

CO 2 + 7H 2 O + AL 2 O 3 + 3N 2

Calcule: a) La densidad del explosivo, para la condición de máxima energía teniendo en cuenta que la concentración de aluminio es del 22% con respecto al nitrato de amonio. b) El volumen de explosión. c) El calor de explosión. d) Compare porcentualmente e interprete el Vexp obtenido en el problema 3 con el obtenido en el problema 2

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DEPARTAMENTO ING. EN MINAS

Ayudantes: Patricio Duran – Rodrigo Maldonado- Bruno Negrete- Vanjo Pierotic

Ayudantía PYT 3 Taller N°1 2015

PROBLEMA N°4 Se tiene un ANFO aluminizado que libera máximo de energía, en el cual el aluminio del tipo grado de pinturas (atomizados finos) se encuentran en una concentración equivalente al 12% del nitrato de amonio. Compruebe si al eliminar el aluminio del explosivo y transformarse en un ANFO tradicional, este disminuye en un 32% el Qexp. *Utilice Qexp de un ANFO tradicional = 903,4 [Kcal]

PROBLEMA N°5 El tiro de la figura es cargado con ANFO aluminizado, además se conoce que el incremento de la densidad aparente en todo momento sigue la siguiente relación:

α = 1,2β − 0,4

3NH 4 NO 3 + CH 2 + AL

CO 2 + 7H 2 O + AL 2 O 3 + 3N 2

Determine: a) El volumen de carga del explosivo (ANFO aluminizado) b) Las concentraciones de nitrato de amonio, petróleo y aluminio para la condición de máxima energía. c) Volumen de explosión. d) Calor de explosión.

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Ayudantía PYT 5 Taller N°1 2015

PROBLEMA N°6 Se sabe que el pozo planteado en el problema N°5 se carga con nitro carbo nitrato el cual disminuye su diámetro de explosivo en un 6% y el taco aumenta en un 25%, además la concentración del carbono corresponde al 6% del nitrato de amonio.

2NH 4 NO 3 + 2Na NO 3 + CH 2 + C

3CO 2 + 5H 2 O + Na 2 O + 3N 2

Na 2 O: Producto en estado sólido

Calcule: a) b) c) d)

Las concentraciones de los reactantes Volumen de explosión Calor de explosión Compare porcentualmente Qexp entre ambos explosivos

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Ayudantes: Patricio Duran – Rodrigo Maldonado- Bruno Negrete- Vanjo Pierotic

Ayudantía PYT 6 Taller N°1 2015

PROBLEMA N°7 Para la fragmentación de un macizo rocoso, se utiliza un explosivo nitro carbo nitrato, cuya reacción química es la siguiente:

2NH 4 NO 3 + 2Na NO 3 + CH 2 + C

3CO 2 + 5H 2 O + Na 2 O + 3N 2

Na 2 O: Producto en estado sólido a)

Determine el porcentaje de nitrato de amonio, petróleo, nitrato de sodio, carbono que garantice un balance de oxigeno óptimo cuando la concentración de nitrato de sodio es un 10% del nitrato de amonio y cuando el carbono es un 5% del nitrato de amonio.

b)

Demuestre porcentualmente en cuanto aumenta o disminuye el Vexp del explosivo nitro cargo nitrato en comparación al ANFO tradicional que tiene como reacción química: 3NH 4 NO 3 + CH 2

c)

CO 2 + 7H 2 O + 3N2

Demuestre porcentualmente en cuanto aumenta o disminuye el Qexp del explosivo nitro cargo nitrato en comparación al ANFO tradicional que tiene como reacción química 3NH 4 NO 3 + CH 2

d)

CO 2 + 7H 2 O + 3N2

En un macizo rocoso cuya composición es formada por roca poco competente ¿Cuál de los dos explosivos usaría? Justifique.

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Ayudantes: Patricio Duran – Rodrigo Maldonado- Bruno Negrete- Vanjo Pierotic

Ayudantía PYT 7 Taller N°1 2015

PROBLEMA N°8 Para un explosivo nitro carbo nitrato cuya reacción química de detonación es: 2NH 4 NO 3 + 2Na 2 NO 3 + CH 2 + C 3CO 2 + 5H 2 O + Na 2 O + 3N 2 Na 2 O: Producto en estado sólido. Se sabe que el taco y la pasadura del pozo donde se deposita este explosivo se relacionan de la siguiente forma:

Además, HCC= 23,2m y la altura del banco (Hb) se relaciona con la densidad confinada del explosivo (ρi) de acuerdo a la siguiente gráfica:

a) Si la densidad aparente del explosivo en todo momento se incrementa en 22% cuando es cargado en el tiro de la figura, determine el % de nitrato de amonio, nitrato de sodio, petróleo y carbono que debe utilizarse en el explosivo para que este desarrolle un máximo de energía cuando sea cargado en pozos como en el de la figura. Considere la concentración del carbono un 8% de la concentración del nitrato de amonio. b) Determine el Vexp c) Determine el Qexp

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Ayudantía PYT 7 Taller N°1 2015 Ayudantes: Patricio Duran – Rodrigo Maldonado- Bruno Negrete- Vanjo Pierotic

PROBLEMA 9 Se tiene un pozo con las siguientes características Ø = 101/4”

Ti

14 (Mt)

10 3,5 (Mt)

912 (Kg)

Además se sabe que la densidad aparente cumple en todo momento la siguiente relación:

Calcule: A. Factor de gasificación B. Grado de confinamiento C. Taco final D. Velocidad de gasificación, si el explosivo utilizado gasifica en 22,5 (seg)

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Ayudantía PYT 8 Taller N°1 2015 Ayudantes: Patricio Duran – Rodrigo Maldonado- Bruno Negrete- Vanjo Pierotic

PROBLEMA 10 Considere la siguiente reacción química de detonación del ANFO aluminizado:

3NH 4 NO 3 + CH 2 + AL

CO 2 + 7H 2 O + AL 2 O 3 + 3N 2

Si se sabe que el ANFO aluminizado es confinado en un pozo de las siguientes características: Ø = 101/4” 8 (Mt) 16,5 (Mt)

3 (Mt)

892 (Kg)

Calcule: A. Vexp y Qexp B. Factor de gasificación C. Grado de confinamiento D. Potencia relativa para el caso de un ANFO Aluminizado con respecto a un ANFO Nitro CarboNitrato. Si: Vexp Nitro Cabro-Nitrato= 897,07 (Lts) Qexp Nitro Carbo-Nitrato= 918,48 (Kcal) E. Taco final F. La velocidad de gasificación, si: Factor de gasificación

Tiempo (seg)

0,998

21

0,685

20

0,512

17,5

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Ayudantía PYT 9 Taller N°1 2015 Ayudantes: Patricio Duran – Rodrigo Maldonado- Bruno Negrete- Vanjo Pierotic

PROBLEMA 11 Se analizan comparativamente dos explosivos, un explosivo ANFO tradicional (A) y un explosivo de prueba (B) utilizando el método geosísmico. Se realizan 5 ensayos los cuales arrojan los siguientes resultados: Ensayo

Carga explosiva (kg)

Amplitud (mm)

1 2 3 4 5

300 275 500 325 450

20 17 23 21 24

Se sabe que el explosivo ANFO tradicional corresponde al ensayo n°3, y que el explosivo de prueba corresponde al ensayo n°5. Además se realiza una linealización de la ec. potencial que da como resultado la siguiente ec. lineal: Calcule: A. Potencia relative

PROBLEMA 12 En una medición comparativa entre el ANFO tradicional y el ANFO Aluminizado usando el método de Hassman se obtuvo la siguiente linealización:

La cual arrojó los siguientes resultados para 5 ensayos distintos: ENSAYO

X

Y

1

0,5

1,75

2

0,6

1,9

3

0,7

2,05

4

0,8

2,2

5

0,9

2,35

Calcule: A. Las constantes del terreno de prueba. UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTA

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Ayudantes: Patricio Duran – Rodrigo Maldonado- Bruno Negrete- Vanjo Pierotic

Ayudantía PYT 10 Taller N°1 2015

PROBLEMA 13 De un sismógrafo de obtuvieron los siguientes resultados: CARGA EXPLOSIVA (Kg)

DEFLEXIÓN ANFO (mm)

DEFLEXIÓN A.ALUMINIZADO (mm)

3

12

15

5

23

25

7

28

34

10

36

44

12

43

56

15

59

68

20

68

79

Determine: A. La potencia relativa al detonar 20(Kg) ANFO Aluminizado c/r a 15(Kg) ANFO tradicional. B. La potencia relativa al detonar 18(kg) de ANFO Aluminizado c/r a 13(Kg) ANFO tradicional.

PROBLEMA 14 En un estudio basado en la prueba del cráter se obtuvieron los siguientes resultados:

A.ALUMINIZADO

A.TRADICIONAL Ø = 1,5 (mts)

Ø = 2,0 (mts)

EXPLOSIVO

Cd

Cr

ANFO TRADICIONAL

1,1

0,7

ANFO ALUMINIZADO

1,5

1

Calcule: A. La profundidad del cráter que genera tanto el ANFO tradicional como el ANFO Aluminizado. B. Cargas explosivas utilizadas. C. Interprete los valores obtenidos.

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Ayudantía PYT 11 Taller N°1 2015 Ayudantes: Patricio Duran – Rodrigo Maldonado- Bruno Negrete- Vanjo Pierotic

En una prueba de cráter se obtuvo como resultado que el radio crítico formado equivale a 0,55 veces la profundidad del cráter.  Considere profundidad del cráter = 2,8 (mts)

Dc = 2,8 (mts)

Calcule: A. Carga explosiva a utilizar B. El diámetro crítico del cráter formado

PROBLEMA 16 Usted realiza un estudio comparativo entre el ANFO tradicional y el ANFO Aluminizado, en el cuál usted obtiene los siguientes datos iniciales. EXPLOSIVO

Dc

ANFO TRADICIONAL

2,5

ANFO ALUMINIZADO

Rc

Cd

Cr

W

Øc

0,8 1,8

Además sabe que para los dos explosivos se cumple la relación: Y que las cargas explosivas:

De acuerdo a sus conocimientos: A. Complete la tabla

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Ayudantía PYT 12 Taller N°1 2015 Ayudantes: Patricio Duran – Rodrigo Maldonado- Bruno Negrete- Vanjo Pierotic

Calcule la potencia relativa de un explosivo de prueba (Nitro Carbo-Nitrato) con respecto a un ANFO tradicional. DATOS NITRO CARBO-NITRATO  VEXP= 879,1 (Lts)  QEXP= 918,48 (Kcal) DATOS ANFO TRADICIONAL  VEXP= 970,47 (Lts)  QEXP= 904,54 (Kcal)

Nota: Deje la PB en función del explosivo standart.

PROBLEMA 18 Calcule la potencia relativa de un explosivo de prueba (ANFO Aluminizado) con respecto a un ANFO tradicional. Use los mismos datos para el ANFO tradicional del problema 17. DATOS ANFO ALUMINIZADO  VEXP= 705,809 (Lts)  QEXP= 1593,308 (Kcal)

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Ayudantía PYT 13 Taller N°1 2015 2014 Ayudantes: Patricio Duran – Rodrigo Maldonado- Bruno Negrete- Vanjo Pierotic

PROBLEMA 19

Considere para el ejercicio 19 lo siguiente:

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PROBLEMA 20

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Ayudantía PYT 15 Taller N°1 2015 2014 Ayudantes: Patricio Duran – Rodrigo Maldonado- Bruno Negrete- Vanjo Pierotic

PROBLEMA 21

PROBLEMA 22 Explique y comente la gráfica siguiente, referida al caso de un explosivo industrial minero el cual se cargara en un pozo de tronadura

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Ayudantía PYT 16 Taller N°1 2015 2014 Ayudantes: Patricio Duran – Rodrigo Maldonado- Bruno Negrete- Vanjo Pierotic

PROBLEMA 23 Explique gráficamente la ecuación siguiente

PROBLEMA 24 Explique en no más de cinco líneas ¿Cuál es la importancia de las reacciones químicas siguientes?, referida al tema de explosivos industriales Mineros

PROBLEMA 25 Para un explosivo ANFO suele controlarse su granulometría porcada bath de producción, haciendo pasar una muestra tomada del explosivo por una malla 20 (abertura mayor o igual a 2mms). ¿Cuál cree usted es la razón de este control granulométrico?

PROBLEMA 26 Para un Macizo Rocoso sobre el cual se desarrollan trabajos de tronaduras, se conocen los siguientes valores: -Densidad Roca: 2,65 gr/cc -Resistencia compresión simple : 80 Mpa -Resistencia Tracción: 8 Mpa -Porosidad: 25% Se dispone de los explosivos industriales Mineros siguientes: -ANFO Premium con 5% de aluminio -Emulsión Bombeable con 90% de Nitrato de Amonio -ANFO Tradicional ¿Cuál de estos explosivos usaría, para efectuar los trabajos de tronaduras que se indican?

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Ayudantía PYT 17 Taller N°1 2015 2014 Ayudantes: Patricio Duran – Rodrigo Maldonado- Bruno Negrete- Vanjo Pierotic

PROBLEMA 27 Considere el caso de dos pozos de tronadura utilizados para comparar dos cargas explosivas, el pozo n°1 se encuentra cargado con un explosivo tipo A y el pozo n°2 con un explosivo tipo B como muestra la figura. Pozo n°1

Pozo n°2

Después de las pruebas realizadas mediante 6 ensayos se obtuvo la siguiente relación grafica: Donde la función y=f(x) está dada por: y = f(x)

Y

X la Además considere los siguientes datos para solución del ejercicio

(mt) ⁄

20,5

⁄

18,5

⁄

17

⁄

16,5

Pozo n°2

Pozo n°1   

El departamento de perforación y tronadura tiene como información La relación entre diámetro y altura de los pozos de tronadura representada por la siguiente tabla.

⁄

  

⁄

⁄  ⁄  Calcular: 1. Carga del explosivo empleada en el pozo n°1 2. Carga del explosivo empleada en el pozo n°2 3. Obtener la relación A = f(W) 4. Obtener la potencia relativa del explosivo tipo A con respecto al explosivo tipo B utilizando el método geosísmico 5. Que explosivo ocuparía si se sabe que el macizo rocoso es competente justifique su respuesta UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTA

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Ayudantía PYT 18 Taller N°1 2015 2014 Ayudantes: Patricio Duran – Rodrigo Maldonado- Bruno Negrete- Vanjo Pierotic

PROBLEMA 28 Se realizan trabajos de tronadura sobre 5 bancos, los cuales cada uno de estos tendrán un ancho de 30 metros y un largo de 50 metros. Además se sabe que el diseño de la malla de pozos en cada banco es igual y además que el espaciamiento y el burden son distintos entre sí.

Teniendo en cuenta los siguientes datos: 

⁄ ,



⁄

       

=

[pulg]

T = 3.5 [mt] P = 1%·HB Hcc = 91%·HB Rendimiento perforadora = 20 [mt/hr] Vida útil = 3500 [mt] Valor tricono = 4500 [US$] Costo maquina = 400 [US$/hr].

Además considere las siguientes relaciones: 

E = 2·B



√

−

−√

Calcular: a) El Factor de Carga de un pozo y el Factor de Carga total. b) El número de pozos totales. c) Las toneladas removidas por un pozo y las toneladas totales removidas. d) Los dólares que se gastan por tonelada removida de mineral [US$/ton]. e) Calcular el número de perforadoras que se emplearan.

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Ayudantía PYT 19 Taller N°1 2015 2014 Ayudantes: Patricio Duran – Rodrigo Maldonado- Bruno Negrete- Vanjo Pierotic

PROBLEMA 29 Debido a Pruebas realizadas anteriormente, se han observado problemas de descabezamiento y sobre excavación de los bancos de la mina XXX que se observa a continuación:

Sobre excavación

Repié

Descabezamiento

El equipo de perforación y tronadura estima que se puede disminuir este efecto perforando barrenos inclinados. La pasadura mínima necesaria se puede estimar a partir del dibujo 2 con α= 20°

Además se tiene la siguiente información del terreno:

Para la tronadura se utiliza ANFO: 

VOD =3500



Densidad explosivo= 1

Dibujo 2

Tipo de roca RCS(psi) Kbt Depósitos aluviales 39000 Crisocola 43000 Calcopirita y Cuarzo 51000

40 30 28

Se sabe que el tipo de roca con la cual se está trabajando en el terreno ( de las mencionadas anteriormente) es aquella que posee el valor de 296,4 en unidades MPA y la densidad de la roca es =2,35 .  

S=1,4B (

)

(

)



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Ayudantía PYT 20 Taller N°1 2015 2014 Ayudantes: Patricio Duran – Rodrigo Maldonado- Bruno Negrete- Vanjo Pierotic

Gráfico Pasadura vs Inclinación Pozo Producción Horaria Vs Ø Perforación

Si la producción horaria se estimó de 250 (m3/hr) a) Clasifique el tipo de roca con el que se está trabajando (Blanda, media, Dura) b) Calcule la Pasadura c) ¿Cuánta es la inclinación que deben tener los barrenos para evitar los problemas de sobre excavación y descabezamiento? d) Según el tipo de roca que se está trabajando ¿Es adecuado el explosivo ANFO que se está utilizando? Si no es así, ¿Qué recomendaría hacer usted?

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