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7. VOLADURA DE BANCOS EN LA PRÁCTICA

Ing. Roberto Roque Pulcha 1

VOLADURA DE BANCOS Para entender mejor lo que se expone, se ilustra los términos más usuales en la voladura de bancos. En la siguiente figura. PARÁMETROS DE LA ROCA • Los parámetros de la roca, que deben considerarse para comprender el proceso de voladura, son: densidad, velocidad de propagación, impedancia, absorción de energía, resistencia a la compresión, tenacidad, y estructura. • Las clases prácticas para conocer y caracterizar las rocas son:  Ser un buen geólogo.  Ser un buen perforista.

2

NOMENCLATURA DE VOLADURA DE BANCOS

3

PARAMETROS DE DISEÑO DE UN TALUD EN MINERÍA SUPERFICIAL

4

INTERACCION DE EVENTOS T1 A T4 EN LA VOLADURA DE UN BANCO

5

FENOMENOS CAPTADOS DE IMÁGENES VIDEOGRAFICOS

6

EFICIENCIA DEL EXPLOSIVO (CREACIÓN DE UNA RED DE FRACTURAS) Ecuación 1

   EPT  0.36   e      D2   D    I   2       VR   VR 

   D2       I   E M        e         R   E T  

Donde: EPT = Término para performance del explosivo (por sus siglas en ingles) ρe = Densidad del explosivo en gm/cc VR= Velocidad sónica en la roca (km/s) D = Velocidad de detonación (km/s) R = Ratio de desacoplamiento (volumen del taladro/volumen del explosivo) E = Rendimiento máximo del explosivo calculado en (kcal/g) Donde EM = Valor no-ideal, ET= Teórico 7

VELOCIDAD SÓNICA Ecuación 2.

 E     I   VP      1     I - 2  I    2   

Donde:

VP =Velocidad sónica de la roca E = Modulo de Elasticidad del Young θ = Densidad de la roca, g/cc γ = Ratio de Poisson

MODELO FÍSICO DE UNA REACCIÓN DE DETONACIÓN DE UN EXPLOSIVO EN UN MACIZO ROCOSO

9

VOLADURA DE BANCOS Hacer de Geólogo ayudará a caracterizar mejor el macizo rocoso, la presencia de zonas de debilidad tales como fallas, cavidades de solución o zonas de roca incompetente, muestras de roca fresca pueden ser usados para determinar la dureza y densidad. Hacer de un perforista observador, puede ser también de gran ayuda para determinar las variaciones de la roca que no se muestran en la superficie. Ejemplo: • Baja penetración, excesivo ruido y vibración, indican que la roca es dura y será difícil fragmentarla. • Penetración rápida y perforadora quieta indica que es una roca suave. • Falta de resistencia a la penetración, acompañado por falta de detritus y aire, indica que es una zona de vacíos. • Falta de detritus, aire y agua, indican también que existen zonas de grietas subterráneas. • también es posible controlar el color y naturaleza de los detritus para saber 10 sobre que material se esta perforando.

VOLADURA DE BANCOS EN LA PRÁCTICA • Diseño de un taladro y una malla de taladros • Factor de carga • Consideraciones geológicas y topográficas • Diseño del secuenciado • Carguío de taladros • Problemas comunes en el rendimiento de las voladuras

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FRACTURAMIENTO Y FRAGMENTACIÓN

Fracturado / Fragmentado 12

PROCESO DE FRACTURAMIENTO

Dinámico

Gas

Movimiento

13

AUMENTO DE CARAS LIBRES

B - Banco A - Cráter

D – Bolones C – Fondo libre 14

VOLADURA DE BANCOS EN LA PRÁCTICA ATRIBUTOS • Existencia de 2 caras libres • Taladro paralelo a la cara libre • Taladros múltiples • Tipo de voladura mas utilizado

¿PORQUÉ SE UTILIZA ESTA TÉCNICA? • Es fácil perforar taladros verticales

• La cara libre permite fácil rotura • Bajo costo de voladura 15

TERMILOLOGÍA L = Altura de banco H = Profundidad de taladro B = Burden S = Espaciamiento J = Sobreperforación T = Taco PC =Columna de carga

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PARAMETROS DE LA VOLADURA

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ECUACIÓN DE ASH FACTOR DE BURDEN

KB= 30(SGex/1.4)1/3(160/Wtrk)1/3 SGex = Peso especifico del explosivo (g/cm3) Wtrk = Unidad de peso de roca por volumen (lb/pies3)

B = dx x KB dx = Diámetro del explosivo Rango del K: 25-35

RELACIÓN DE ESPACIAMIENTO DE ASH

S = B x (1.4 to 2)

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REGLAS GENERALES PARA CANTERAS/MINAS A TAJO ABIERTO UTILIZANDO ANFO Densidad de ANFO = aprox. 0.8 g/cm3 Gravedad Especifica de roca: 2.5 • Factor de carga = 1 lb/yd3 (0.6 kg/m3) • Alto → Fragmentos pequeños

• Bajo → Fragmentos grandes • Altura de banco = 100 a 120 x Diámetro de taladro

 Ejem. 4 pulg de taladro => 33 a 40 pies de altura de banco  Ejem. 10 pulg de taladro => 80 a 100 pies de altura de banco 19

ALTURA DE BANCO PEQUEÑO

• Muy rígido

20

•

Pobre rotura

•

Bajo factor de carga

•

Salida del taco

•

Rocas volantes

ALTURA DE BANCO MUY GRANDE • Difícil de perforar

21

•

Desviación de taladro

•

Burden y espaciamiento variable

•

Rocas volantes

•

Sobretamaños

•

Toes ó repies

ALTURA DE BANCO NORMAL (Según ASH)

Altura de banco necesita que

B

sea aprox. 4 veces Burden. H = 4B

22

ALTURA DE BANCO NORMAL (Según ASH) Burden = 24 x Diámetro del taladro

Ejem. 4 pulg. → 8 pies Burden Espaciamiento = 36 x Diámetro de taladro Ejem. 4 pulg. → 12 pies de espaciamiento

ATACADO Utilizar de preferencia roca chancada Taco = 0.7 a 1.4 x Burden Tamaño de roca = 1/8 del diámetro de taladro Ejem. 4 pulg de taladro => 8 pies de 1/2 pulg. de roca chancada 23

SOBREPERFORACIÓN Sobreperforación = 1/3 x Burden Ejem. 4 pulg. taladro => 8/3 pies (3pies) de sobreperforación

Nota: Si el fondo de banco se encuentra sobre un estrato, no requiere Sobreperforación

24

EJERCICIO 6 PULG DE DIÁMETRO DE TALADRO EN UNA CANTERA

Burden = 24 x Øtaladro = 12 pies

12 Pulgadas = 1pies

Altura de banco= 60 pies

Espaciamiento= 18 pies Taco= 12 pies de ¾ pulg de roca chancada Sobreperforación= 4 pies 25

DENSIDAD DE CARGA (Kg/m)

PE  d 2 W 1277 W  0.34  p  d

kg / m 2

lb / pie

Donde:

p  densidad g / cm

3

Utilizar tabla de fabricante de explosivos 26

DENSIDAD DE CARGA DE EXPLOSIVOS Y AGENTES DE VOLADURA

Expresado en Kg de explosivo por metro lineal de taladro.

27

PROBLEMA • 50/50 Mezcla de Emulsión

• 6 pulg. de taladro • 50 pies de columna de carga

W  0.3411.25 6 lb / pie 2

Total 28

Wt 15,3 50  765 lb

REGLAS GENERALES PARA CANTERAS/MINAS A TAJO ABIERTO UTILIZANDO EMULSIONES Y MEZCLAS Densidad = aprox. 1.2 g/cm3 Burden = 30 x Diámetro de taladro Ejem. 4 pulg → 10 pies de Burden Espaciamiento = 42 x diámetro de taladro Ejem. 4 pulg → 14 pies de espaciamiento

29

TIPOS DE MALLAS RECTANGULAR

CUADRADA

O

O

O

O

O

O

O -s- O B O O

ALTERNA O

O O

30

O O

O

O O

TACOS INTERMEDIOS Taladro seco, usar 6 x diámetro de taladro Taladro con agua, usar 12 x diámetro de taladro

Ejem. Seco 4 pulg → 2 pies de taco intermedio Ejem. Húmedo, 4 pulg → 4 pies de taco intermedio

31

DISEÑO DEL TIEMPO DE RETARDO ENTRE TALADROS ES CRÍTICO • Permite que la roca salga afuera.

• Provee una nueva cara libre. • Determina la dirección del movimiento. • Reduce vibraciones del terreno. • Controla la salida según lo que uno diseña. • Controla la fragmentación.

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DETERMINA LA DIRECCIÓN DEL MOVIMIENTO (1)

4

3

2

1

1

2

3

4 33

DETERMINA DIRECCIÓN DEL MOVIMIENTO (2)

34

CONTROLA LA CARGA PARA EVITAR VIBRACIONES (1) 1 TALADRO

2 TALADROS 1

1 1

2

X

2X

X 35

CONTROLA LA CARGA PARA EVITAR VIBRACIONES (2) UN TALADRO BURDEN GRANDE FUERA DE SECUENCIA 2 1 X >X

? 36

EFECTO SOBRE LAS VIBRACIONES DE TERRENO • Retardo optimo para una mínima vibración  Medir la ubicación especifica  Frecuencias antiresonantes  Puede no ser optimo para la fragmentación

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EFECTO DE TALADRO A TALADRO SOBRE LA FRAGMENTACIÓN Y SALIDA • Sin retardo.  Buena salida  Mala fragmentación • Retardo de periodo corto (3-5) ms/m de burden.  Buena salida  Buena fragmentación • Retardo de periodo largo.  Mala salida  Buena fragmentación 38

REGLAS GENERALES PARA RETARDOS MINIMOS • Taladro a Taladro 3 ms por metro de burden

• Fila a Fila 10 ms por metro de burden

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EJEMPLO (1) 100 mm de taladro

ANFO

Burden?

2.5 m

Espaciamiento

3.5 m

Retardo de taladro

9 ms min.

Retardo de fila a fila

25 ms min.

Así, no hay problema para pequeños diámetros

40

EJEMPLO (2) 300 mm taladro

ANFO

Burden?

7.5 m

Espaciamiento

10.5 m

Retardo de taladro a taladro

24 ms min.

Retardo fila a fila

75 ms min.

Así, existe problemas potenciales para diámetros grandes

41

RETARDO SECUENCIADO (1) Cara Libre

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

FILAS RECTAS

42

RETARDO SECUENCIADO (2)

O4

O2

O1

O2

O4 Salida V

O6

O4

O3

O4

O6

O8

O6

O5

O6

O8

43

RETARDO SECUENCIADO (3)

O1

O2

O3

O4

O5

O3

O4

O5

O6

O7

O5

O6

O7

O8

O9

Salida en Echelon

44

7.8 PROBLEMAS COMUNES EN EL RENDIMIENTO DE VOLADURA DE ROCAS Ing. Roberto Roque Pulcha 45

PROBLEMAS COMUNES EN EL VOLADURA DE ROCAS       

RENDIMIENTO DE

Patas, toes, repies Rotura hacia atrás Sobretamaños Tiros cortados Presencia de agua Excavación del escombro Rocas volantes

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PATAS, TOES, RESPIES  Muy grande el Burden en el pie de banco  Energía insuficiente en el fondo del taladro  Mala perforación  Tiros fallados

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ROTURA HACIA ATRAS  Retardo insuficiente en la ultima fiIa.

 Mucha carga en la última fila.  Voladura mal orientada según su geología.  “Considerar el uso de Precorte”.

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RETARDO INSUFICIENTE EN LA ÚLTIMA FILA

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• Mucha carga en al última fila • Voladura mal orientada a su geología

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SOBRE-TAMAÑOS (BOLONERIA) • Factor de carga muy bajo • Discontinuidad de rocas • Diámetros muy grandes • Tiros cortados • Deficiente perforación

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TIROS CORTADOS PRINCIPALES CAUSAS 

Voladura no activada totalmente



La roca se ha movido según su buzamiento

52

PRESENCIA DE AGUA FUENTES •

Agua superficial por lluvias

•

De las rocas como

•

Bombeo de agua de los taladros

•

Uso de mangas

•

Cargar con explosivos resistentes al agua

53

54

PROYECCIÓN DE ROCAS O ROCAS VOLANTES “FLYROCKS” DEFINICIÓN: Cualquier roca de voladura que va donde no debería CAUSAS •

•

55

Collar. – Taco insuficiente. – Columna de carga hasta el cuello. – Retardo muy corto entre taladros que salen fuera de la secuencia. Cara libre. – Desviación del taladro, cerca de la cara libre. – Burden inadecuado.

56

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CAUSA DE ROCA VOLADORA Mal alineamiento de taladro

Cara Libre (Burden insuficiente en pie de banco)

58

CAUSA DE ROCA VOLADORA Mal alineamiento de taladro

Cara Libre Excesivo Factor de Carga

59

CAUSA DE ROCA VOLADORA

Taco pequeño

60

CAUSA DE ROCA VOLADORA

Insuficiente distancia en la cresta

61

CAUSA DE ROCA VOLADORA

Atacado adicional sin confinar

62

CAUSA DE ROCA VOLADORA

Existencia de estrato suave

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CONTROL DE ROCA VOLADORA

Tacos intermedios

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CAUSA DE ROCA VOLADORA

Existencia de cavidad

65

CONTROL DE ROCA VOLADORA

Tacos intermedios

66