Voladura a Cielo Abierto

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    02-Dec-2015

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  • DISEO DE VOLADURASDISEO DE VOLADURASA CIELO ABIERTOA CIELO ABIERTO

    Ing. Csar Ayabaca P.Ing. Csar Ayabaca P.

  • VOLADURAS A CIELO ABIERTOVOLADURAS A CIELO ABIERTO

    9Muy utilizadas en explotacin minera decanteras de caliza para la industria del cemento,algunas minas de materiales de construccin yen minas de otros minerales.

    9 En Obras civiles muchos tipos de trabajosinvolucran el uso de explosivos como carreteras,presas, poliductos, y canales de riego.

  • EXPLOTACION MINERA A CIELO ABIERTOEXPLOTACION MINERA A CIELO ABIERTO

  • CARRETERA BAOS PUYOCARRETERA BAOS PUYO

  • EXPLOSIONEXPLOSION

    1 tn de TNT libera 4000veces mas energa quela necesaria paralevantar un auto de 1 tna 100m.

    Detonacin nuclearlibera de 10001000.000 veces mayorenergia que unadetonacin qumica.1 kiloton = energia liberada

    por 1.000 tn de TNT

  • DEFLAGRACIONDEFLAGRACION

    Es una reaccin qumica que se mueverpidamente a travs del materialexplosivo y libera calor o flamavigorosamente la reaccin se muevedemasiado lenta para producir ondas dechoque significativas y fracturacin de laroca. Ejemplo encendido de una mechade seguridad. Una VOD de 1000 m/s eslmite entre detonacin y deflagracin.

  • En una detonacin la reaccin qumica semueve a travs del material explosivo a unavelocidad mayor que aquella del sonido a travsdel mismo material. Se forma una onda dechoque supersnica a travs del explosivo. Losgases tienen temperaturas de 3000 a 7000 F ypresiones altas de rango de 20 a 100 Kbars100.000 atmsferas o 1.5 millones de libras/pul2.Estos gases se expanden rpidamente,producen onda de choque en el mediocircundante.

    DETONACIONDETONACION

  • Zona de reaccin primaria es el rea en la cualempieza la descomposicin qumica y es limitadapor el plano de Chapman-Jouquet.

  • DISEO DE VOLADURASDISEO DE VOLADURAS

    Tipo de roca y condiciones geolgicas. Propiedades fsico-mecnicas de la roca. Volumen de roca a ser volada. Trabajos de perforacin. Tipo de explosivo y propiedades. Sistema de iniciacin. Parmetros dimensionales de la voladura.

  • TIPO DE ROCA Y CONDICIONES GEOLGICASTIPO DE ROCA Y CONDICIONES GEOLGICAS

    Estratificacin y bandeamiento Esquistocidad Fracturamiento Fallas Contactos Azimut de buzamiento

  • Condiciones Geolgicos :Estructuras:

    Explosivo

    Explosivo

    Veta Dbil

    Nivel (Taco Intermedio)

    Taco

  • Condiciones Geolgicos :Estructuras:

    Estratos o Fracturas hacia el tajo:Paredes InestablesSobrequiebre (Backbreak) excesivo

    Estratos inclinados hacia masa rocosa:Pata sin romperPotencial para sobresaliente

  • Efectos de la Geologa La Fragmentacin ser

    controlada por las fracturasexistentes.

    Los patrones de perforacinms pequeos minimizan losefectos adversos de las grietasy fracturas.

    Tener presente que patronesde perforacin mejoran oempeoran la distribucin de laenerga.

  • Condiciones Geolgicas :Estructuras Cont.

    Juntas paralelas a cara libre:Buen control de taludPuede ser mejor orientacin paracontrol de talud.

    Juntas anguladas a cara libre:Cara libre blocosaQuebrado al final excesivo

  • Factores Geolgicos :Estructuras:

    Vacos grandesal fondo deben

    ser tapados

    CavidadesProfundas y

    pequeaspueden serrellenadas

    Cavidades cerca de la superficieuse tubo de carga y reducir

    patrn contiguo.

    Tapn

    Carga

    Taco

  • PROPIEDADES FSICO-MECNICAS DE LAPROPIEDADES FSICO-MECNICAS DE LAROCAROCA

    Resistencia a la compresin Resistencia a la tensin Frecuencia ssmica

  • FRECUENCIA SISMICAFRECUENCIA SISMICA

    300 900350 1500

    1000 20001400 45002500 50004000 60005000 60004500 65003000 440003000 60003100 54005100 61004000 60006700 73007900 84005800 7100

    CAPA METEORIZADAALUVINES MODERNOSARCILLASMARGASCONGLOMERADOSCALIZASDOLOMITASSALYESOANHIDRITAGNEISCUSRCITASGRANITOSGABROSDUNITASDIABASAS

    VELOCIDAD DE PROPAGACINDE LA ONDA SISMICA

    LONGITUDINAL( m/s)

    CLASE DE FORMACION

  • FRECUANCIA SISMICAFRECUANCIA SISMICA

    > 40002000 4000

    < 2000

    DURAMEDIA

    BLANDA

    VELOCIDAD SISMICA( m/s)

    CLASE DE FORMACION

    0,2300,1300,1300, 080

    3.0002.5002.0001.200

    575343250160

    CONSUMOESPECIFICO kg

    ANFO/m3

    VELOCIDAD SISMICA(m/s)

    POTENCIA DELTRACTOR kw

    VELOCIDAD SISMICA Y CONSUMOVELOCIDAD SISMICA Y CONSUMOESPECIFICO DE EXPLOSIVOSESPECIFICO DE EXPLOSIVOS

  • VOLUMEN DE ROCA PARA LA VOLADURAVOLUMEN DE ROCA PARA LA VOLADURA

    Comprende al rea superficial delimitada por ellargo de frente, el ancho, y multiplicado por laaltura del banco, se obtiene el volumen de rocaa ser volado.

    El volumen de roca a producirse por voladuraestar en dependencia del rgimen de trabajosde explotacin que requiere la cantera paracumplir la produccin establecida. Considerandoen todo momento la maquinaria a ser utilizada.

  • La perforacin es la primera operacin en lapreparacin de la voladura.

    Para lo cual se deben tomar en cuenta lascondiciones de perforacin:

    - Dimetro de perforacin- Longitud de perforacin- Rectitud- Estabilidad

    TRABAJOS DE PERFORACION

  • PERFORACION ESPECIFICAPERFORACION ESPECIFICA

    Es el nmero demetros que setiene que perforarpor cada metrocbico de rocavolada.

  • EXPLOSIVOSEXPLOSIVOS

    DINAMITAS

    Eplogel I

    Explogel III

    Explogel Amon

    PENTOLITAS

    Booster de iniciacin

    Pentolita Ssmica

    Cargas didricas

    NITROGLICERINA

    PENTRITA + TNT

  • AGENTES DE VOLADURAAGENTES DE VOLADURA

    EMULSIONES

    Emelgrel 3000

    Emulsen 910

    Emulsen 720

    ANFOS

    Anfo normal

    Anfo Alumizado

    NITRATO DEAMONIO +HIDROCARBURO +EMULSIFICANTE

    NITRATO DEAMONID + DIESEL

  • ACCESORIOS DE VOLADURAACCESORIOS DE VOLADURA

    CORDON DETONANTE

    Cordn detonante de 5 gr.

    Cordn detonante de 10 gr.

    MECHA DE SEGURIDAD

    FULMINANTES

    Fulminantes N 8

    Fulminantes elctricos

    Fulminantes no elctricos

    PENTRITA

    POLVORA NEGRA

    PENT

    AZIDA DE PLOMO

    HMX

  • METODOS DE INICIACIONMETODOS DE INICIACION

    Iniciacin con mecha de seguridad

    Iniciacin con cordn detonante

    Iniciacin no elctrica

    Iniciacin elctrica

  • INICIACION CON FULMINANTE Y MECHAINICIACION CON FULMINANTE Y MECHA

    45 mm

    6,3 mm

    65 mg115 mg600 mg

  • INICIACION CON CORDON DETONANTE

  • SISTEMA DE INICIACION NO ELECTRICASISTEMA DE INICIACION NO ELECTRICA

  • SERIE DE MILISEGUNDO (MS)

    N DE

    RETARDO

    SERIE MS

    (Milisegundos)

    N DE

    RETARDO

    N DE

    RETARDO

    SERIE MS

    (Milisegundos)

    SERIE MS

    (Milisegundos)

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    4

    25

    50

    75

    100

    125

    150

    175

    200

    250

    10

    11

    12

    13

    14

    15

    16

    17

    18

    19

    20

    21

    22

    23

    24

    25

    26

    27

    28

    29

    300

    350

    400

    450

    500

    600

    700

    800

    900

    1000

    1100

    1200

    1300

    1400

    1500

    1600

    1700

    1800

    1925

    2050

  • SERIE DE RETARDOSSERIE DE RETARDOSLPLP

    N DE

    RETARDO

    SERIE LP

    (Milisegundos)

    N DE

    RETARDO

    SERIE LP

    (Milisegundos)

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    5

    200

    400

    600

    1.000

    1.400

    1.800

    2.400

    3.000

    3.800

    10

    11

    12

    13

    14

    15

    16

    4.600

    5.500

    6.400

    7.450

    8.500

    9.600

    10.700

  • Q Detonador TECNELManguera de Cierre Tubo de choque Crimper

    Tren de retardo Carga Primaria

    PRINTEC (Azida dePlomo)

    Carga secundariaPETN (Pentrita)

    SISTEMA NO-ELECTRICO

  • USOS DEL TECNEL

  • INICIACIONINICIACIONELECTRICAELECTRICA

    DETONADORESDETONADORESELECTRICOSELECTRICOS

    Inflamador electroInflamador electropirotcnicopirotcnico va vaalojado en unalojado en undispositivodispositivoantiesttivoantiesttivo y ysoldado a dossoldado a dosalambresalambresconductores.conductores.

    Carga Primaria:Carga Primaria:NitruroNitruro de plomo. de plomo.

    Carga Base:Carga Base:Pentrita.Pentrita.

  • PARAMETROS DE VOLADURAPARAMETROS DE VOLADURA

    Cordn detonante 5 gFulminantes no elctricos msFulminantes N 8

    ACCESORIOS

    1,6 g / cm3

    0,88 g / cm3Booster pentolita de 450 gAnfo normal

    EXPLOSIVOS

    3 pulgadas = 7,62 cm = 76,2 mmDimetro de perforacin

    PERFORACION

    Caliza2,3 g / cm3

    10000,0 m3

    Tipo de rocaDensidad de la rocaVolumen de roca

    DATOS DEL PROYECTO

  • BORDO Y ESPACIAMIENTOBORDO Y ESPACIAMIENTO

    9 B = BURDEN, BORDO O PIEDRA.

    2dxB = 0,012 (( ----------) + 1,5 )De

    dro B = m

    dex = Densidad explosivo g/cm3

    dro = Densidad de la roca g/cm3

    De = Dimetro del explosivo (mm)

    9 S = ESPACIAMIENTO

    S = 1,4 x BSe aplica para bancos altos y con retardos.

  • H = ( k + U) / Cos i

    H = longitud de perforacin (m)K = altura del banco ( m )

    Se aplica la relacin de rigidezptima en la que:

    K / B >= 4

    K = 4 x B

    U = Sobre perforacin (m)

    LONGITUD DE PERFORACIN

  • RELACION DE RIGIDEZRELACION DE RIGIDEZ Se define como la relacin entre la altura del banco y

    la distancia del bordo.

    ExcelenteExcelenteExcelenteExcelente

    No haymayoresbeneficioscon elincrementode larelacin derigidez arribade cuatro

    BuenaBuenaBuenaBuena

    Buen control yfragmentacin

    RegularRegularRegularRegular

    Rediseesi esposible

    PobreSeveraSeveraSevera

    Rompimientotrasero severoy problemasde piso. No sedispare vuelvaa disear

    FragmentacinSobrepresin de aireRoca en vueloVibracin del terreno

    Comentarios

    4321Relacin de Rigidez

  • Es la profundidad a la cual se perforaEs la profundidad a la cual se perforael barreno por debajo del nivel delel barreno por debajo del nivel delpiso. Para asegurarse que elpiso. Para asegurarse que elrompimiento ocurra a nivel.rompimiento ocurra a nivel.

    U = 0,3 x BU = 0,3 x B

    U = U = SobreperforacinSobreperforacin (m) (m)

    B = B = BurdenBurden (m) (m)

    SOBRE-PERFORACION

  • FORMULARIOFORMULARIO

    L + 7 B-------------

    8Iniciacin

    retardada ybancos bajos

    2BIniciacin

    instantneay bancos

    altos

    L + 2 B-------------

    3Iniciacin

    instantnea ybancos bajos

    0,3 x BLos barrenos por lo general norompen la profundidad total, por loque es necesario perforar mas alldel nivel del piso o cota a la cualse quiere llegar.

    0,3 x BSOBREBARRENACION

    1,25 x B

    1,4 x BIniciacinretardaday bancos

    altos

    ESPACIAMIENTO

    B= 45 x De Prv 1/3B = 8 x 10-3 De ---------- Dro

    Prv = Potencia relativa en volumenDro = Densidad de la roca g/ cm3|

    2dxB = 0,012 (( ----------) + 1,5 )De

    droBORDO

    TECNICASUECAKONYAKONYAPARAMETRO

  • FORMULARIOFORMULARIO

    B

    El taco es un material inerte y sirvepara el confinamiento de los gasesde la explosin, controla lasobrepresin y la roca en vuelo. Silas distancias de los tacos sonexcesivas , se obtendr unafragmentacin muy pobre en la partesuperior del banco y el rompimientoposterior a la ltima fila seincrementar.La longitud del taco es igual a lalongitud del Bordo solamentecuando se utiliza polvo muy finocomo material de retacado.

    0,7 x BLONG. TACO

    El material ms comn utilizado para el taco son lasastillas de la perforacin, sin embargo este materialno es recomendado puesto que el polvo debarrenacin muy fino no se mantendr en el barrenodurante la detonacin. En cambio el material muygrueso tiene la tendencia a dejar huecos de aire quetambin pueden ser expulsados fcilmente.

    De (mm)-------

    20Material del Taco

    H / BMODULO DERIGIDEZ

    TECNICASUECAKONYAPARAMETRO

  • CONCENTRACIN LINEAL DE CARGACONCENTRACIN LINEAL DE CARGA

    Qbk = 0,078539 x d x De2

    Qbk = Concentracin de carga (kg / m) d = densidad del explosivo (gr/cm3)

    De = dimetro del explosivo (cm)

  • CONCENTRACION LINEAL DE CARGA (CONCENTRACION LINEAL DE CARGA (kgkg/m)/m)

    kg/m49,4048,6947,2743,0041,5841,5831,6331,2821,27212,738 3/8

    kg/m47,9447,2545,8741,7340,3540,3530,6930,3520,96209,558 1/4

    kg/m46,5045,8344,4940,4839,1439,1429,7729,4420,64206,388 1/8

    kg/m45,0844,4343,1339,2437,9437,9428,8628,5420,32203,208

    kg/m34,5134,0233,0230,0429,0529,0522,1021,8517,78177,807

    kg/m25,3624,9924,2622,0721,3421,3416,2316,0515,24152,406

    kg/m17,6117,3516,8515,3314,8214,8211,2711,1512,70127,005

    kg/m11,2711,1110,789,819,499,497,227,1310,16101,604

    kg/m6,346,256,075,525,345,344,064,017,6276,203

    kg/m2,822,782,702,452,372,371,801,785,0850,802

    kg/m0,700,690,670,610,590,590,450,452,5425,401

    gr/cm31,391,371,331,211,171,170,890,88cmmmPulgadas

    unidades Explogel

    AmonExplogel

    I

    NuevoExplogel

    IIIEmulgrel

    3000Emulsen

    720Emulsen

    910Anfo AlAnfo

    normal Dimetrobarreno

  • ESQUEMA DE CARGAESQUEMA DE CARGA

    CF = 1,3 x B

    Lr =

    0,7 x B

    U = 0,3 x B

    3 x B

    CC = L Lr - CF

  • Tiempos de retardoDiseo bsico de Tiempos de Retardo:

    Seleccin de retardos :Retardo entre filasRetardo entre pozos

  • RETARDOS DE BARRENO A BARRENORETARDOS DE BARRENO A BARRENOth = Th x S

    th = Retardo barreno a barreno (ms)Th = Constante de retardo barreno a barrenoS = Espaciamiento ( m )

    3,5Feldespato porfricos, gneis compactos ymica, magnetitas.

    4,5Calizas compactas y mrmoles, algunosgranitos y basaltos, cuarcita y algunas gneis.

    5,5Algunas calizas y esquistos

    6,5Arenas, margas, Carbn

    Constante TH (ms/m)Roca

  • CALCULO DE RETARDO ENTRE FILASCALCULO DE RETARDO ENTRE FILAS

    tR = TR x B

    tR = Retardo entre filas (ms)TR = Factor de tiempo entre filas ( ms / m )B = Bordo ( m )

    Pila de material disperso con rompimientotrasero mnimo.

    16,5

    Altura de pila promedio, sobrepresin yrompimiento promedio.

    11,5

    Pila de material alta cercana a la carasobrepresin y rompimiento moderados.

    8,0

    Violencia, sobrepresin de aire excesiva,rompimiento trasero, etc.

    6,5

    ResultadoConstante TR(ms/m)

  • Tiempos de retardoSobre quiebre excesivo ymaterial lanzado sobre el banco

    Apretado Difcil de excavar,mala fragmentacin

    Intervalo Insuficiente entre filas(menos de 6 ms/m de burden)

    Intervalo Insuficiente entre filas(menos de 6 ms/m de burden)

    Contorno de la pilade material tronado

    Contorno delBanco tronado

  • Tiempos de retardoSobre quiebre mediano

    Apretado,compacto

    Intervalo de tiempos cortos entrefilas (6 a 12 ms/m de burden)

    Adecuado para operacin de Pala de carguo de material.

    Intervalo de tiempos cortos entrefilas (6 a 12 ms/m de burden)

    Adecuado para operacin de Pala de carguo de material.

    Contorno de la pilade material tronado

    Contorno delBanco tronado

  • Tiempos de retardoTiempos de retardoPoco sobre quiebre

    Suelto - bien tendido

    Intervalo de tiempos entre filas (12 a 30 ms/m de burden)

    Adecuado para excavacin decargador frontal o castblast

    Intervalo de tiempos entre filas (12 a 30 ms/m de burden)

    Adecuado para excavacin decargador frontal o castblast

    Contorno de la pilade material tronado

    Contorno delBanco tronado