20131007 Perforacion y Voladura

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    22-Nov-2015

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  • PERFORACIN Y VOLADURA DE ROCAS EN MINERA

    JOS BERNAOLA ALONSO JORGE CASTILLA GMEZ

    JUAN HERRERA HERBERT

    MADRID, 2013

    DEPARTAMENTO DE EXPLOTACIN DE RECURSOS MINERALES Y OBRAS SUBTERRNEAS LABORATORIO DE TECNOLOGAS MINERAS

    E.T.S. DE INGENIEROS DE

    MINAS DE MADRID

  • PERFORACIN Y VOLADURA DE ROCAS EN MINERA

    JOS BERNAOLA ALONSO JORGE CASTILLA GMEZ JUAN HERRERA HERBERT

    MADRID, 2013

    DEPARTAMENTO DE EXPLOTACIN DE RECURSOS MINERALES Y OBRAS SUBTERRNEAS LABORATORIO DE TECNOLOGAS MINERAS

    E.T.S. DE INGENIEROS DE

    MINAS DE MADRID

  • Copyright 2013. Todos los derechos reservados Juan Herrera Herbert juan.herrera@upm.es Jorge Castilla Gmez jorge.castilla@upm.es Diseo de cubiertas e interiores: Los autores. Imagen de portada: Jorge Castilla Gmez Universidad Politcnica de Madrid Departamento de Explotacin de Recursos Minerales y Obras Subterrneas Laboratorio de Tecnologas Mineras

  • ADVERTENCIA

    El presente documento ha sido preparado con una finalidad exclusivamente divulgativa y docente. Las referencias a productos, marcas, fabricantes y estndares que pueden

    aparecer en el texto, se enmarcan en esa finalidad y no tienen ningn propsito comercial.

    Todas las ideas que aqu se desarrollan tienen un carcter general y formativo y el mbito de utilizacin se circunscribe exclusivamente a la formacin de los estudiantes de la UPM. La respuesta ante un caso particular requerir siempre de un anlisis especfico para poder dictaminar la idoneidad de la solucin, los riesgos afrontados en cada caso, adems de las incidencias en los costes de explotacin. Consulte siempre a su distribuidor y fabricante de

    confianza.

  • 1

    ndice de la obra

    1. INTRODUCCIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2. SISTEMAS DE PERFORACIN A PERCUSIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

    2.1. POTENCIA DE PERCUSIN ................................................................................................. 8 2.2. PERFORACIN NEUMTICA ............................................................................................. 11

    2.2.1. PERFORADORAS CON MARTILLO EN CABEZA ............................................................ 12 2.2.2. PERFORADORAS CON MARTILLO EN FONDO ............................................................. 14 2.2.3. PERFORACIN DE RECUBRIMIENTOS. SISTEMA ODEX ............................................... 17 2.2.4. COMPRESORES ....................................................................................................... 17

    2.3. PERFORACIN HIDRULICA ............................................................................................. 20 3. SISTEMAS DE PERFORACION A ROTACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

    3.1. PERFORACIN POR CORTE .............................................................................................. 26 3.2. PERFORACIN ROTATIVA CON TRICONO .......................................................................... 28

    3.2.1. TRICONOS ............................................................................................................. 28 3.2.2. PARMETROS DE PERFORACIN .............................................................................. 31

    3.3. PERFORACIN CON CORONA DE DIAMANTE ..................................................................... 35 3.3.1. CORONAS .............................................................................................................. 36 3.3.2. PARMETROS DE PERFORACIN .............................................................................. 38

    4. CAMPO DE APLICACION DE LOS DISTINTOS SISTEMAS DE PERFORACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

    4.1. ROTACIN POR CORTE CON TRICONO .......................................................................... 43 4.2. ROTACIN CON CORONA PARA EXTRACCIN DE TESTIGO ................................................ 44 4.3. PERCUSIN .................................................................................................................... 46 4.4. CONSIDERACIONES FINALES ........................................................................................... 47

    5. TECNICAS DE EVACUACION DEL DETRITUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 6. TECNICAS DE TESTIFICACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

    6.1. TESTIFICACIN CONTINUA ............................................................................................. 56 6.2. NORMALIZACIN ............................................................................................................ 59

    6.2.1. NORMA EUROPEA (MTRICA) .................................................................................. 59 6.2.2. NORMA AMERICANA ............................................................................................... 59

    6.3. TESTIFICACIN POR CAPTACIN DEL DETRITUS .............................................................. 61 7. SELECCION DEL EQUIPO DE PERFORACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 8. FUNDAMENTOS SOBRE EXPLOSIVOS Y LA TEORA DE LA ........................

    DETONACIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 8.1. GENERALIDADES ............................................................................................................ 65 8.2. TIPOS DE REACCIN EN FUNCIN DE LA CINTICA QUMICA ............................................ 66

    8.2.1. COMBUSTIN ......................................................................................................... 67 8.2.2. DEFLAGRACIN ...................................................................................................... 67 8.2.3. DETONACIN ......................................................................................................... 67

    8.3. MECANISMO DE LA DETONACIN .................................................................................... 68 9. PROPIEDADES Y CARACTERSTICAS DE LOS EXPLOSIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

    9.1. POTENCIA EXPLOSIVA ..................................................................................................... 71 9.2. PODER ROMPEDOR ......................................................................................................... 75 9.3. VELOCIDAD DE DETONACIN .......................................................................................... 77

    9.3.1. ENSAYOS DE LABORATORIO .................................................................................... 77

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    9.3.2. ENSAYOS DE CAMPO ............................................................................................... 78 9.4. DENSIDAD ...................................................................................................................... 80 9.5. DIMETRO CRTICO ........................................................................................................ 81 9.6. MASA CRTICA ................................................................................................................ 81 9.7. RESISTENCIA AL AGUA .................................................................................................... 81 9.8. CALIDAD DE LOS HUMOS ................................................................................................ 82 9.9. TOXICIDAD .................................................................................................................... 82 9.10. SENSIBILIDAD ................................................................................................................ 82

    9.10.1. SENSIBILIDAD AL DETONADOR ............................................................................... 83 9.10.2. SENSIBILIDAD A LA ONDA EXPLOSIVA ..................................................................... 84 9.10.3. SENSIBILIDAD AL CHOQUE Y AL ROZAMIENTO ......................................................... 85

    9.11. ESTABILIDAD QUMICA ................................................................................................... 85 9.12. CALOR DE EXPLOSIN .................................................................................................... 86 9.13. BALANCE DE OXGENO .................................................................................................... 87 9.14. ENSAYOS ESPECFICOS DE LOS EXPLOSIVOS DE SEGURIDAD ............................................ 88

    9.14.1. MORTERO LARGO ................................................................................................... 89 9.14.2. MORTERO CORTO CON O SIN PLACA ....................................................................... 89 9.14.3. CARGAS SUSPENDIDAS ........................................................................................... 89 9.14.4. MORTERO DE ESQUINA ........................................................................................... 89 9.14.5. CLASIFICACIN DE LOS EXPLOSIVOS DE SEGURIDAD ............................................... 90

    10. SUSTANCIAS EXPLOSIVAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 10.1. SUSTANCIAS EXPLOSIVAS ............................................................................................... 91 10.2. SUSTANCIAS EXPLOSIVAS UTILIZADAS COMO INICIADORES .............................................. 91 10.3. SUSTANCIAS EXPLOSIVAS SECUNDARIAS ......................................................................... 93 10.4. SUSTANCIAS NO EXPLOSIVAS SUSCEPTIBLES DE DETONAR ............................................... 95

    11. EXPLOSIVOS INDUSTRIALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 11.1. DINAMITA ...................................................................................................................... 98

    11.1.1. DINAMITA PULVERULENTA ...................................................................................... 98 11.1.2. DINAMITA GELATINOSA .......................................................................................... 98

    11.2. ANFO ............................................................................................................................. 99 11.3. HIDROGELES .................................................................................................................100 11.4. EMULSIONES .................................................................................................................102 11.5. EXPLOSIVOS PARA LA MINERA DE CARBN. EXPLOSIVOS DE SEGURIDAD ........................104 11.6. PLVORA NEGRA ...........................................................................................................106

    12. ACCESORIOS DE VOLADURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 12.1. SISTEMAS DE INICIACIN ..............................................................................................111

    12.1.1. DETONADORES ORDINARIOS .................................................................................112 12.1.2. DETONADORES ELCTRICOS ..................................................................................112 12.1.3. DETONADORES NO ELCTRICOS.............................................................................115 12.1.4. DETONADORES ELECTRNICOS..............................................................................117

    12.2. CORDN DETONANTE ....................................................................................................121 12.3. REL DE MICRORRETARDO .............................................................................................123 12.4. MULTIPLICADORES ........................................................................................................124 12.5. MECHA LENTA ...............................................................................................................125 12.6. OTROS ACCESORIOS NO EXPLOSIVOS .............................................................................126

    12.6.1. EXPLOSORES ELCTRICOS .....................................................................................126 12.6.2. OHMETROS ...........................................................................................................127 12.6.3. SISTEMAS DE INICIACIN NO ELCTRICA ...............................................................129

    13. EL MECANISMO DE FRAGMENTACIN DE LA ROCA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 13.1. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL MECANISMO DE ROTURA DE LA ROCA ............................135 13.2. INFLUENCIA DE LAS CARACTERSTICAS DE LA ROCA ........................................................135 13.3. INFLUENCIA DE LAS CARACTERSTICAS DE LOS EXPLOSIVOS ...........................................138

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    14. CONCEPTOS BSICOS EN EL DISEO DE VOLADURAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 14.1. INTRODUCCIN .............................................................................................................139 14.2. PARMETROS DE LAS VOLADURAS EN BANCO ..................................................................139 14.3. FACTORES QUE AFECTAN AL DISEO DE VOLADURAS ......................................................140

    14.3.1. FACTORES QUE AFECTAN AL RENDIMIENTO DE LA VOLADURA .................................141 14.3.2. FACTORES GEOMTRICOS ......................................................................................142 14.3.3. FACTORES INHERENTES A LA ROCA ........................................................................143 14.3.4. FACTORES INHERENTES AL EXPLOSIVO ..................................................................143

    14.4. VOLADURAS EN BANCO ..................................................................................................144 14.4.1. INFLUENCIA DEL NGULO DE PERFORACIN EN LA VOLADURA ................................148 14.4.2. FRMULAS DE CLCULO DE ESQUEMAS DE VOLADURA EN BANCO ............................150 14.4.3. CLCULO DE LA CARGA DE EXPLOSIVO POR BARRENO .............................................154 14.4.4. SECUENCIA DE ENCENDIDO .....