II. Perforacion y Voladura en Mineria Subterranea

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    05-Nov-2015

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Perforacin y Voladura

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  • Curso Taller:

    PERFORACION Y VOLADURA DE ROCASPERFORACION Y VOLADURA DE ROCASPERFORACION Y VOLADURA DE ROCASPERFORACION Y VOLADURA DE ROCASTECNOLOGIA Y COSTOSTECNOLOGIA Y COSTOSTECNOLOGIA Y COSTOSTECNOLOGIA Y COSTOS

    SESIN II: PERFORACIN Y VOLADURA DE ROCAS EN MINERIA SUBTERRANEA

    TECNOLOGIA Y COSTOSTECNOLOGIA Y COSTOSTECNOLOGIA Y COSTOSTECNOLOGIA Y COSTOS

    Ing. Fredy Ponce R.Lima - Per, 28, 29 y 30 Septiembre 2011

  • 1) INTRODUCCIN.2) FACTORES PROPIOS DE LA PERFORACIN Y VOLADURA.3) EXPLOSIVOS UTLIZADOS EN MINERIA SUBTERRANEA.4) DISEO Y CLCULO DE MALLA DE PERFORACIN HORIZONTALES.

    Sesin IISesin II:: PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS EN MINERIA PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS EN MINERIA SUBTERRANEASUBTERRANEA

    DIA MIERCOLES 28 SEPTIEMBRE 2011

    Contenido:

    5) CASO PRCTICO N1: CLCULO DE MALLA DE PERFORACION PARA UN TNEL.

    6) EVALUACIN DE LOS DISPAROS.7) COSTOS DE PERFORACIN Y VOLADURA EN MINERA SUBTERRNEA.

    Ing. Fredy Ponce R.

  • 1)1)1)1) INTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCION

    Curso Taller:PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS

    TECNOLOGIA Y COSTOS

    1)1)1)1) INTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCIONINTRODUCCION

    Ing. Fredy Ponce R.

  • Un factor importante para mantener en la mina un flujo constante de mineral a la planta concentradora, es controlar el grado de fragmentacin.

    El desarrollo tecnolgico de los equipos de perforacin y de voladura debe orientarse a una mayor precisin

    1. INTRODUCCION1. INTRODUCCION

    y de voladura debe orientarse a una mayor precisin para lograr un ptimo grado de fragmentacin en el minado de los tajeos de produccin.

    Ing. Fredy Ponce R.

  • Optimizar el grado de fragmentacin del mineral disparado a fin de economizar costos en los ciclos de carguo, transporte, izaje y chancado primario.

    Analizar los resultados de la voladura de acuerdo a las dimensiones de las mallas de perforacin.

    2. OBJETIVOS2. OBJETIVOS

    dimensiones de las mallas de perforacin.

    Evaluar la incidencia de los costos y dar recomendaciones que ms convienen para mejor la productividad de la mina.

    Ing. Fredy Ponce R.

  • 2)2)2)2) FACTORES PROPIOS DE LA FACTORES PROPIOS DE LA FACTORES PROPIOS DE LA FACTORES PROPIOS DE LA

    Curso Taller:PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS

    TECNOLOGIA Y COSTOS

    2)2)2)2) FACTORES PROPIOS DE LA FACTORES PROPIOS DE LA FACTORES PROPIOS DE LA FACTORES PROPIOS DE LA PERFORACION Y VOLADURAPERFORACION Y VOLADURAPERFORACION Y VOLADURAPERFORACION Y VOLADURA

    Ing. Fredy Ponce R.

  • La fragmentacin de las rocas y minerales mediante voladura con explosivos es afectado por diversos parmetros, los que se puede agrupar en los siguientes:1) Parmetros de Roca:

    Tenacidad o fuerza cohesiva de roca (resistencia a la rotura)

    Densidad o densidad especfica

    1. FACTORES PROPIOS DE LA PERFORACIN Y VOLADURA

    Densidad o densidad especfica Estructura o textura de la roca (maciza, estratificada,

    fallada, fisurada, alterada, etc.) Velocidad de propagacin o frecuencia ssmica. Impedancia caracterstica

  • 2) Parmetros del explosivo: Densidad Velocidad de detonacin Presin de detonacin Volumen de gases Niveles de energa disponible

    3. Parmetros de Carga y Geometra del Disparo: Dimetro de la carga explosiva Factor de acoplamiento Distribucin de carga Sistema de encendido Dimetro del taladro Malla de perforacin (Burden y Espaciamiento) Longitud del taladro

  • a) Seccin del frenteb) Tipo de rocac) Nmero de taladrosd) Dimetro de taladrose) Profundidad de taladros (Longitud)f) Tipo de explosivo a emplearg) Tipo de iniciacin a emplear

    PARAMETROS QUE INFLUYEN EN LA VOLADURA DE UN FRENTEPARAMETROS QUE INFLUYEN EN LA VOLADURA DE UN FRENTE

    g) Tipo de iniciacin a emplearLa cantidad de carga explosiva es funcin de:a) Seccin del tnelb) Tenacidad de la roca (Dureza).

  • RendimientoOptimo de

    Diseo deVoladura

    Evaluacin deRendimiento

    EvaluacinArea Trabajo

    Ajustedel Diseo

    Preparacin de Area de Disparo

    VOLADURA EFICIENTE UN PROCESO DE MEJORAMIENTO CONTINUO

    Optimo deVoladura

    Marcacinde Malla

    Chequeo de Carguo

    Evaluacinde Voladura

    Carguo deTaladros

    Evaluacinde Perforacin

    Perforacinde Taladros

  • 2. 2. FACTORES DE MAYOR INFLUENCIA QUE FACTORES DE MAYOR INFLUENCIA QUE AFECTAN EL RENDIMIENTO DE VOLADURAAFECTAN EL RENDIMIENTO DE VOLADURA

    A) CONTROL DE CALIDADProcedimiento para los diseos e implementacin de diseos de voladuras deben ser definidos, documentados, seguidos y auditados para asegurar el control de calidad

    B) COMUNICACIONUna voladura optimizada requiere buena comunicacin entre los miembros de cada grupo y buena interaccin entre grupos.

    Ing. Fredy Ponce R.

  • 3.3. TRES CLAVES DE DISEO PARA RENDIMIENTO TRES CLAVES DE DISEO PARA RENDIMIENTO OPTIMO DE EXPLOSIVOSOPTIMO DE EXPLOSIVOS

    A) Distribucin de Energa

    B) Confinamiento de EnergaEnerga

    C) Nivel de Energa de Explosivos

    Ing. Fredy Ponce R.

  • La energa debe ser distribuida uniformemente para lograr una fragmentacin uniforme.a) Relacin adecuada entre dimetro de taladro y la altura de

    banco (longitud de taladro),b) Relacin adecuada entre burden y espaciamiento.c) Implementacin cuidadosa del diseo.

    A)A) Distribucin de Energa de Explosivos en la Masa RocosaDistribucin de Energa de Explosivos en la Masa Rocosa

    B)B) Confinamiento de Energa del ExplosivoConfinamiento de Energa del Explosivo La energa del explosivo debe ser confinada suficiente tiempo

    despus de detonacin para establecer facturas y desplazar el material.

    El paso de menor resistencia del explosivo debe ser controlado.

    Los taladros deben ser cargados de acuerdo a la geologa. Use longitud y material de taco adecuado.

    B)B) Confinamiento de Energa del ExplosivoConfinamiento de Energa del Explosivo

    Ing. Fredy Ponce R.

  • El nivel de energa debe ser suficiente para sobreponerse a la fuerza estructural y su masa rocosa y a la vez proveer desplazamiento controlado,

    Determinar el nivel de energa en el grado de

    C)C) Nivel de Energa del ExplosivoNivel de Energa del Explosivo

    Elija la configuracin de tiempos de acuerdo a las condiciones de campo.

    Use retardos bastantes exactos.

    Determinar el nivel de energa en el grado de fragmentacin y desplazamiento controlado

    Tomar en cuenta la sensitividad del sitio. Evaluar explosivos de alta energa para condiciones

    especiales del sitio (burden, espaciamiento). Mantener un control de calidad del explosivo con prueba de

    rutinas.

    Ing. Fredy Ponce R.

  • 3)3)3)3) EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN

    Curso Taller:PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS

    TECNOLOGIA Y COSTOS

    3)3)3)3) EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN EXPLOSIVOS UTILIZADOS EN MINERIA SUBTERRANEAMINERIA SUBTERRANEAMINERIA SUBTERRANEAMINERIA SUBTERRANEA

    Ing. Fredy Ponce R.

  • Son productos qumicos que encierran un enorme potencial de energa, que bajo la accin de un fulminante u otro estmulo externo reaccionan instantneamente con gran violencia, generando:1) Un fuerte efecto de impacto que tritura la roca.2) Un gran volumen de gases que se expanden

    con gran energa, desplazando los fragmentos . Los explosivos son una mezcla de sustancias normalmente slidas y/o

    lquidas: oxidante, combustible y el sensibilizador, que al ser iniciadas dan

    1. DEFINICION1. DEFINICION

    lquidas: oxidante, combustible y el sensibilizador, que al ser iniciadas dan lugar a una reaccin exotrmica altamente rpida generando una elevada energa de choque y productos gaseosos a alta temperatura que nos permite fragmentar la roca.

    Se fabrican con diferentes caractersticas de desempeo, dimensiones y resistencia al agua, segn se requiera.

    Efectos relacionados a la Presin de Detonacin y a la Presin de Explosin, que definen las caractersticas de cada explosivo y su accin en la mecnica de rotura.

    Ing. Fredy Ponce R.

  • RESUMEN DE PRODUCTOS PARA VOLADURA

    A) EXPLOSIVOS ROMPEDORES ENCARTUCHADOS: Dinamitas (NG) Emulsiones sensibles Hidrogeles sensibles

    B) AGENTES DE VOLADURA A GRANEL: ANFO ANFOs preparados reforzados ANFOs preparados reforzados Emulsiones Hidrogeles

    C) EXPLOSIVOS ESPECIALES: Para voladura controlada. Conos rompedores. Boosters de Pentolita (Taladros largos). Explosivos moldeables para plasteo.

  • 2. TIPOS DE ENERGA DE LOS EXPLOSIVOSCuando los explosivos reaccionan qumicamente, se liberan dos tipos principales de energa. El primero se llama energa de choque y el segundo, energa de gas. Ambos tipos de energa se liberan durante el proceso de detonacin.A) ENERGIA DE CHOQUE

    Slo se produce en altos explosivos, viaja a travs del explosivo antes que la energa de gas sea liberada. Por lo tanto, hay dos presiones distintas y separadas, resultado de la reaccin de un alto explosivo y slo una en el caso de un bajo explosivo. La presin de choque es una presin transitoria que viaja a travs del explosivo a la velocidad de reaccin y es seguida de la presin de gas.

    La energa de choque resulta de la presin de detonacin de la explosin.

    Ing. Fredy Ponce R.

  • A) ENERGIA DE CHOQUE PRESION DE DETONACION.- Est en funcin directa de la

    densidad del explosivo y la velocidad de detonacin, y se calcula multiplicando la densidad del explosivo por la velocidad de detonacin al cuadrado, y es una forma de energa cintica.

    PD = 0,25 x De x VOD2Donde:PD : presin de detonacin (Mpa).De : densidad del explosivo (g/cm3).VOD : velocidad de detonacin del explosivo (m/s)VOD : velocidad de detonacin del explosivo (m/s)

    Ing. Fredy Ponce R.

  • PARTICION DE ENERGIA EN UNA VOLADURADETONACION

    DETONACION DEL EXPLOSIVOINTERACCION CON LA ROCA

    ONDA DE CHOQUE 20% GASES A ALTA PRESION 80%

    FRAGMENTACION GRIETAS RADIALES Y CIRCUNFERENCIALES

    GRIETAS POR REFLEXION

    10%

    5%

    DESCRIPCION DE LOS MECANISMOS QUE ACTUAN

    GRIETAS POR REFLEXION PROPAGACION DE GRIETAS GRIETAS POR REFLEXION

    PROYECCIONFORMA DE ESCOMBRO

    ONDA AEREA2%

    VIBRACIONES4%

    1%

    28%

    50%

  • Las propiedades bsicas de un explosivo son:

    1)Densidad2)Resistencia al agua3)Sensibilidad

    3. PROPIEDADES BASICAS DE LOS EXPLOSIVOS

    3)Sensibilidad4)Estabilidad qumica5)Balance de oxgeno6)Generacin de gases7)Impedancia

  • 4. CARACTERISTICAS QUE DESCRIBEN EL DESEMPEO DE LOS EXPLOSIVOS

    En el proceso de seleccin de un explosivo, las condiciones ambientales pueden eliminar el uso de ciertos tipos de explosivos en un proyecto en particular.

    Despus de las condiciones ambientales, se deben considerar las caractersticas de desempeo de los explosivos, entre cuyas principales se elegirn las que ms convengan al tipo de aplicacin que precisemos, tenemos:de aplicacin que precisemos, tenemos:1) Velocidad de Detonacin (VOD).2) Presin de Detonacin.3) Presin de Taladro.4) Energa Disponible.5) Potencia Absoluta en Peso.6) Potencia Absoluta en Volumen.7) Potencia Relativa en Peso.

  • 5. EXPLOSIVOS COMERCIALES

    Los productos que se utilizan cmo carga principal en los taladros pueden dividirse en tres categoras genricas: las dinamitas, Anfo y las emulsiones.

    Las tres categoras genricas discutidas en esta seccin son altos explosivos desde el punto de vista de que todos ellos detonan y generan onda de choque.detonan y generan onda de choque.

    Por otro lado, comnmente se nombra a algunos de estos explosivos por otros nombres tales cmo agentes explosivos.

    Ing. Fredy Ponce R.

  • Los explosivos industriales se clasifican segn su composicin y tecnologa de mezcla en:

    1)Dinamitas 2)Nitrato de Amonio3)Anfos

    TIPOS DE EXPLOSIVOS INDUSTRIALESTIPOS DE EXPLOSIVOS INDUSTRIALES

    3)Anfos4)Hidrogeles5)Emulsiones6)Iniciadores y Rompedores

  • Mezclas explosivas cuyo sensibilizador es la nitroglicerina.Tipos:- Gelatinas (amongelatina)- Semigelatinas (tronex) - Granuladas (permicarb,

    6. DINAMITAS6. DINAMITAS

    - Granuladas (permicarb, samsonita)Usos principales:excavaciones subterrneas y de superficie, tanto en faenas mineras como en obras civiles.

  • CLASIFICACION DE LAS CLASIFICACION DE LAS DINAMITASDINAMITAS

    1) GELATINAS2) SEMIGELATINAS3) PULVERULENTAS

  • 6.1) DINAMITA GELATINA Se caracteriza por el alto poder rompedor, alta velocidad

    de detonacin, su uso est orientada para rocas duras a extremadamente duras, buena resistencia al agua.

    Caractersticas:- Densidad: de 1.30 a 1.50 g/cc- Porcentaje de nitroglicerina: entre 20% a 35%.- Porcentaje de nitroglicerina: entre 20% a 35%.- Velocidad de detonacin: de 5,000 a 6,500 m/s.- Consistencia plstica.- Elevado poder triturador para rocas duras.- Gran resistencia al agua para trabajos subacuticos.

  • 6.2) DINAMITA SEMIGELATINA Se caracteriza por el alto poder rompedor, buena

    resistencia al agua, su uso es para rocas de dureza intermedia a altas.

    Caractersticas:- Densidad: de 1.08 a 1.2 g/cc.- Porcentaje de nitroglicerina: entre 10% a 19%.- Porcentaje de nitroglicerina: entre 10% a 19%.- Velocidad de detonacin: de 3,500 a 4,500 m/s- De consistencia semi gelatinosa.- Adecuada para rocas semiduras y hmedas.

  • 6.3) DINAMITA PULVERULENTA Se caracteriza por el empuje y poder rompedor, se

    utilizan para voladuras en rocas blandas a intermedia, baja resistencia al agua.

    Caractersticas:- Densidad: de 1.02 a 1.05 g/cc.- Porcentaje de nitroglicerina: es menor a 10 %- Porcentaje de nitroglicerina: es menor a 10 %- Velocidad de detonacin: de 3,400 a 3,600 m/s.- De consistencia granular a gruesa pulverulenta.- Adecuada para rocas suaves, friables y en taladros

    secos.

  • El ANFO es un agente de voladura granular, seco, compuesto por una mezcla de Nitrato de Amonio poroso y petrleo diesel N2.

    La mezcla ideal corresponde al 94,40 % de Nitrato de Amonio (oxidante) y 5,60 % de petrleo (combustible), en pesos, para el mejor balance de oxgeno en la detonacin.

    Esta mezcla proporciona el 100% de energa til y la menor generacin de gases nocivos.

    Nitrato de Amonio + Diesel

    7. ANFO7. ANFO

    Nitrato de Amonio + DieselNH4NO3 + CH294,40% 5,60%

    Genera los siguientes gases:CO2 N2 H2O17% 33% 50%NOx CO

    Gases Nitrosos Monxidos de Carbono

    Ing. Fredy Ponce R.

  • MEZCLA DEL ANFOMEZCLA DEL ANFO

    94% NA Prill + 6% Petrleo ANFO

  • ANFO

    MEZCLA: Nitrato de Amonio (NH4NO3) y Petrleo D2 (CnHm) PROPORCIN: 94% NA + 6% Petrleo (Balance de Oxgeno)

    Ing. Fredy Ponce R.

  • La liberacin de energa ptima se obtiene con una mezcla que contenga 94,50% de nitrato de amonio y 5,50% de fuel oil, aproximadamente.

    Un contenido mayor o menor de fuel oil ocasiona prdida de Velocidad de Detonacin (VOD) y la formacin de gases nocivos.

    ANFOANFO

    La prdida de energa es menor cuando hay un pequeo exceso de combustible.

  • 16,000

    14,000

    12,000

    VELOCIDAD DE DETONACIN (VOD)VS, PROPORCIN DE PETRLEO

    (AN/FO de 0.85 g/cm3 en 6 confinado)

    V

    O

    D

    (

    p

    i

    e

    s

    /

    s

    e

    g

    )

    12,000

    10,000

    8,000

    6,0000 2 4 6 8

    V

    O

    D

    (

    p

    i

    e

    s

    /

    Fuel Content (%)

  • VARIACIN DE LA ENERGA TERMODINMICA Y VOD DEL ANFO VS. EL CONTENIDO DE PETRLEO

    Ing. Fredy Ponce R.

    PORCENTAJE DE PETROLEOPORCENTAJE DE PETROLEO

  • CONTENIDO DE PETRLEO EN EL ANFO

    En el grfico anterior se aprecia la influencia que tiene el porcentaje de combustible sobre la energa desprendida y velocidad de detonacin.

    Se ve que no interesan ni porcentajes inferiores ni superiores al indicado si se pretende obtener el mximo rendimiento en las voladuras.

    El contenido de combustible afecta tambin a la cantidad de E...