Parámetros en La Voladura de Rocas

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voladura de rocas

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Parmetros en la voladura de rocas8 enero, 2014porSeguridad Minera0 ComentariosDe acuerdo con los criterios de la mecnica de rotura, la voladura de roca es un proceso tridimensional, en el cual las presiones generadas por explosivos confinados dentro de taladros perforados en la roca, originan una zona de alta concentracin de energa que produce dos efectos dinmicos: fragmentacin y desplazamiento.El primero se refiere al tamao de los fragmentos producidos, a su distribucin y porcentajes por tamaos, mientras que el segundo se refiere al movimiento de la masa de roca triturada.Una adecuada fragmentacin es importante para facilitar la remocin y transporte del material volado y est en relacin directa con el uso al que se destinar este material, lo que calificar a la mejor fragmentacin. As, en laexplotacin de mineralesse busca preferentemente fragmentacin menuda, que facilita los procesos posteriores de conminucin en las plantas metalrgicas, mientras que en la de rocas algunas veces se requiere que sea en grandes bloques, como los que se emplean para la construccin de ataguas o rompeolas. El desplazamiento y la forma de acumulacin del material volado se proyecta de la manera ms conveniente para el paleo oacarreo, de acuerdo al tipo y dimensiones de las palas y vehculos disponibles.Teniendo en cuenta los diversos criterios que involucra un trabajo de voladura, como el propsito o uso final del lugar a excavar o el del material a obtener el volumen a ser excavado, el grado de fragmentacin promedio requerido, si la roca excavada se quedarin situo ser transportada a otro lugar, el tipo y la dimensin del equipo de remocin y acarreo disponible, la proximidad a instalaciones importantes que puedan ser afectadas por vibraciones o proyecciones, adems de otros, es pues necesaria una planificacin cuidadosa de la voladura considerando todos los detalles que puedan influir en sus resultados.Existe una serie de factores o variables que intervienen directa o indirectamente en lavoladura de rocas, que son mutuamente dependientes o que estn relacionados uno u otro; unos son controlables y otros no.Son controlables, por ejemplo, las variables dediseo, de perforacino del explosivo a emplear, mientras que no podemos modificar la geologa o las caractersticas de la roca.

Para facilidad de interpretacin se resume a estos factores afines en grupos, que suelen denominarse variables, factores, parmetros o condiciones fundamentales que comprenden:Parmetros de la rocaSon determinantes, debiendo los explosivos y sus mtodos de aplicacin adecuarse a las condiciones de la roca. Entre ellos tenemos:A. Propiedades fsicasa. DurezaIndica aproximadamente la dificultad de perforarla.b.TenacidadIndica la facilidad o dificultad de romperse bajo el efecto de fuerzas de compresin, tensin e impacto, variando entre los rangos de friable (fcil), intermedia a tenaz (difcil).c. DensidadIndica aproximadamente entre la dificultad para volarla y vara entre 1,0 a 4,5 g/cm3 en promedio. Rocas densas requieren tambinexplosivos densos y rpidospara romperse.d. TexturaTrama o forma de amarre de los cristales o granos y su grado de cementacin o cohesin, tambin relacionada con su facilidad de rotura.e. PorosidadProporcin de poros u oquedades y su capacidad de captar agua.f. VariabilidadLas rocas no son homogneas en su composicin y textura. Tienen un alto ndice de anisotropa o heterogeneidad.g. Grado de alteracinDeterioro producido por efecto del intemperismo y aguas freticas, adems de fenmenos geolgicos que las modifican o transforman.B. Propiedades elsticas o de resistencia dinmica de las rocasa. Frecuencia ssmica o velocidad de propagacin de las ondas ssmicas y de sonidoVelocidad con la que estas ondas atraviesan las rocas.b.Resistencia mecnicaResistencia a las fuerzas de compresin y tensin.c. Friccin internaHabilidad de las superficies internas para deslizarse bajo esfuerzos (rocas estratificadas).d.Mdulo de YoungResistencia elstica a la deformacin.e. Radio de PoissonRadio de contraccin transversal o extensin longitudinal del material bajo tensin.f. ImpedanciaRelacin de la velocidad ssmica y densidad de la roca versus la velocidad de detonacin y la densidad del explosivo. Usualmente las rocas con alta frecuencia ssmica requieren explosivos de alta velocidad de detonacin.C. Condiciones geolgicasa. EstructuraEs la forma de presentacin de las rocas y est en relacin con su origen o formacin (macizos, estratos, etc.).b. Grado de fisuramientoIndica la intensidad y amplitud del fracturamiento natural de las rocas. Son importantes la orientacin (rumbo y buzamiento) de los sistemas de fisuras y el espaciamiento entre ellos, as como la apertura y los tipos de relleno en las discontinuidades.c. Presencia de aguaDefine incluso el tipo de explosivo a usar.Parmetros controlablesParmetros del explosivoA. Propiedades fsico- qumicasa. DensidadPeso especfico en g/cm3 (a mayor densidad, mayor potencia), vara entre 0,7 a 1,6 g/cm3. Todo explosivo tiene una densidad crtica encima de la cual ya no detona.b. Velocidad de detonacin (VOD)Velocidad de la onda de choque, en m/s, califica a los explosivos como detonantes y deflagrantes; a mayor velocidad mayor poder rompedor o brisance.c. Transmisin o simpataTransmisin de la onda de detonacin en la columna de carga. Una buena simpata asegura la explosin total de la columna de carga.d. Resistencia al aguaVara desde nula hasta excelente (varias horas).e. Energa del explosivoSe puede dar en cal/g o J/g. Calculada sobre la base de su formulacin, aplicable para estimar su capacidad de trabajo.f. Sensibilidad a la iniciacinCada explosivo requiere un iniciador o cebo mnimo para iniciarse (usualmente se tiene como referencia al detonador N 8 para calificarlos como altos explosivos (sensibles) y agentes de voladura (insensibles), por lo que requieren un cebo ms potente).g. Volumen normal de gasesCantidad de gases en conjunto generados por la detonacin de 1 kg de explosivo a 0C y 1 atm de presin, expresado en litros/ kg.Indica aproximadamente la cantidad de energa disponible para el trabajo a efectuar y generalmente vara entre 600 y 1 000 litros/kg.h. Presin de taladroFuerza de empuje que ejercen los gases sobre las paredes del taladro. Se expresa en kg/cm2, en kilobares (kbar) o en Megapascales (MPa) en el sistema SI. Para evaluarla se aplican las mismas ecuaciones de estado como las que valen en el estado de detonacin y explosin, tomando en cuenta la variacin del volumen.Esta presin vara con el confinamiento. As, un explosivo con densidad 1,25 y g/cm3 una presin de explosin de 3 500 MPa en taladro lleno al 100%, cuando se llena slo al 90% llega aproximadamente a 2 600 MPa y cuando slo se llena al 80% bajar hasta cerca de 1 900 MPa.i. Categora de humosFactor de seguridad que califica su toxicidad (todos los explosivos generan gases deCOy NO en diferentes proporciones).

Condiciones de la cargaA. Dimetro de la carga (dimetro del taladro)Influye directamente sobre el rendimiento del explosivo y la amplitud de la malla de perforacin. Todo explosivo tiene un dimetro crtico; por debajo de ese dimetro no detonan.B. Geometra de la cargaRelacin entre el largo de la carga con su dimetro y el punto donde es iniciada. Se refleja en el proceso de rompimiento y en la formacin de zonas de fracturacin en las cargas cilndricas de los taladros de voladura.C. Grado de acoplamientoRadio del dimetro de carga al dimetro del taladro. El acoplamiento fsico entre la carga explosiva y la roca permite la transferencia de la onda de choque entre ellas, teniendo un carcter muy significativo sobre el rompimiento.El efecto de trituracin depende mucho del contacto directo del explosivo con la roca. El desacoplamiento tiene enorme efecto sobre el grado de confinamiento y sobre el trabajo del explosivo, ya que la presin de taladro decrecer con el aumento del desacoplamiento. Esta condicin puede incluso ocasionar que los gases liberados por la explosin se aceleren ms rpidamente que la onda de detonacin en la columna de carga, acumulndola al descomponer al explosivo por el fenmeno denominado efecto canal o presin de muerte (dead pressing).El desacoplamiento es recomendable slo para la voladura controlada o amortiguada, donde forma un colchn de aire que amortigua el impacto, con lo que disminuye la fragmentacin.Para voladura convencional se recomienda que la relacin entre dimetro de taladro y dimetro de cartucho no sea mayor que 1,2:1. Como por ejemplo: cartuchos de 32 mm de dimetro para taladros de 40 mm de dimetro, o cartuchos de 42 mm de dimetro para taladro de 50 mm de dimetro.D. Grado de confinamientoDepende del acoplamiento, del taqueo o acabado, del uso de taco inerte para sellar el taladro y de la geometra de la carga (burden y distancia entre los taladros).Un confinamiento demasiado flojo determinar un pobre resultado de voladura. Por otro lado, un alto grado de confinamiento (por excesivo atacado del explosivo) puede incrementar tanto su densidad que lo puede hacer insensible a la transmisin de la onda de detonacin y fallar.Los explosivos a granel (ANFO, emulsin) en bancos se confinan por s solos.E. Densidad de carguo (Dc)Da la medida de llenado de un taladro. En el caso de un llenado perfecto sin dejar el menor espacio desocupado tendremos por definicin una densidad de carguo = 1.En general, cuando un taladro se llena al X% de su espacio ocupado por explosivo tendremos Dc = 0,92.F. Distribucin de carga en el taladroLa carga explosiva puede ser de un solo tipo en todo el taladro (carga nica) o tener primero explosivo ms denso y potente (carga de fondo) y luego explosivo menos denso (carga de columna).Tambin pueden ser varias cargas de igual o distinto tipo separadas entre s por material inerte (cargas espaciadas odecks).G. Tipo y ubicacin del ceboPuede emplearse el cebo nico, el cebado mltiple (dos o ms en rosario en la misma columna de carga, o una en cadadecken cargas espaciadas) y el cebado longitudinal (axial), este generalmente con cordn detonante.H. Distribuc