Voladura Subterranea Por Metodos Practicos

  • Published on
    07-Feb-2016

  • View
    23

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

  • MTODO PRCTICOS PARA CALCULO DE VOLADURA SUBTERRNEA

    Ing. Roberto Roque Pulcha

    MINAS-CIP 156967

    2014

  • POR FAVOR APAGA O ACTIVA EL MODO VIBRADOR DE TU CELULAR GRACIAS

    Bienvenidos 2

  • DISEO DE VOLADURAS SUBTERRNEAS Las operaciones de voladuras subterrneas difieren de la superficie ya que carecen de la cara adicional de alivio que es normal en muchas de las operaciones de superficie. En operaciones subterrneas, tenemos solo una cara en la que debemos perforar y ser capaces de crear alivio perpendicular a esa cara utilizando los primeros taladros que detonan. Si no se crea el alivio apropiado cuando detonan los primeros taladros, el resto de la voladura provocar muy poca fragmentacin y se escopeteara.

    Una diferencia adicional en las operaciones subterrneas es el hecho que los parmetros de voladura deben adecuarse a un contorno especifico. Esto puede resultar totalmente diferente a las voladuras masivas o a las operaciones mineras en la superficie donde el tamao exacto de cada voladura no es, normalmente, critico. En este ocasin revisaremos algunos de los diseos mas comunes de voladuras subterrneas utilizados

  • TIROS EN CHIMENEAS Tanto en minera como en construccin, tiros verticales o inclinados proveen acceso subterrneo. Los tiros se utilizan para proveer accesos desde la superficie a entradas subterrneas o para comunicar un nivel con otro dentro de la mina.

    Las excavaciones de tiro son difciles debido a que normalmente el rea de trabajo es estrecha, ruidoso y con frecuencia hmeda. El trabajo puede ser peligroso debido a que las paredes expuestas encima de las cuadrillas de barrenacin y voladura pueden desplomarse y las rocas pueden caer sin previo, aviso. El avance es lento por que la barrenacin, la voladura y el retire del material son operaciones cclicas. La roca explotada debe ser bien fragmentada para ser removida con el equipo de excavacin. Hoy en da la mayora de los tiros se hacen con una recin trasversal circular lo que da una mejor distribucin de las presiones en la roca y reduce la necesidad de reforzar las paredes.

    Existen 3 mtodos comnmente utilizados para explotar tiros circulares:

    1. El barrenado de anillos con taladros verticales.

    2. Cortes en pirmides y banqueo.

    3. Cuas quemadas modificadas para proveer la segunda cara de alivio en una voladura de tiro (iigura9.4)

  • BARRENACIN DE ANILLOS

    BARRENACIN POR BANQUEO

  • CORTE EN PIRAMIDE

  • DISEO DE ANILLOS CON taladros VERTICALES

    En la siguiente seccin analizara un procedimiento paso por paso para el diseo de este tipo de tiros.

    DETERMINACIN DEL BURDEN

    El burden para la voladura de un tiro se determina de la misma manera que con una superficie.

    B = 0.012 [(2SGe/SGr )+1.5] De Donde

    B = BORDO (m)

    SGe= GRAVEDAD ESPECIFICA O DENSIDAD DE EXPLOSIVO (g/cm3)

    SGr= GRAVEDAD ESPECIFICA O DENSIDAD DE LA ROCA (g/cm3)

    De = DIMETRO DE EXPLOSIVO (mm)

  • NUMERO DE ANILLOS

    NR= [(RSH-(B/2))/B]+1 Donde:

    NR = NUMERO DE ANILLOS

    RSH = RADIO DE TIRO (m)

    B = BURDEN (m)

    BURDEN REAL

    BA = [2RSH] /[2NR -1] ESPACIAMIENTO DE LOS taladros EN CADA ANILLO (ESTIMADO)

    S = B Donde:

    S = ESPACIAMIENTO (m)

    B = BURDEN (m)

  • NUMERO DE taladros POR ANILLO

    NH = [2RR]/S Donde:

    NH= NUMERO DE taladros POR ANILLO

    RR = RADIO DE ANILLO (M)

    S = ESPACIAMIENTO (M)

    RR = RADIO DE ANILLO (m)

    S = ESPACIAMIENTO (m)

    ESPACIAMIENTO REAL POR ANILLO

    S= [2RR]/NH

  • PROFUNDIDAD DE AVANCE

    L=2B Donde:

    L = AVANCE (m)

    B = BURDEN (m)

    SUB BARRENACIN

    J = 0.3 B TACO

    T = 0.5 B ANGULO DE AJUSTE

    LO = 0.1 + H(Tan2) Donde:

    LO = ANGULO DE AJUSTE (m)

    I-I = PRONFUNDIDAD DE BARRENO (m)

    TIEMPO DE RETARDO

    Mnimo 100 - 150 ms o retardos LP por anillo o retardos en espiral hacia fuera.

  • EJEMPLO 1

    Con la informacin dada calcular el factor de carga para diseo de una voladura de chimenea:

    DIMETRO DE TIRO = 7.0 m

    RADIO DE TIRO RSH = 3.5 m

    DENSIDAD DE LA ROCA = 2.6 gr/m3

    DENSIDAD DL EXPLOSIVO = 1.3 g/cm3

    DIMETRO DE LA CARGA = 38 mm

    1. BORDO (IDEAL)

    B = 0.012 [(2SGe/SGr )+1.5] De

    B = 0.012 [(2x1.3/2.6 )+1.5] 38= 1.14 m

    2. NUMERO DE ANILLOS

    NR = [(RSH-(B/2))/B]+1

    NR = [(3.5-(1.14/2))/1.14]+1= 4

  • 3. BORDO (REAL)

    BA = [2RSH] /[2NR -1]

    BA = [2x3.5] /[(2x4) -1]= 1m

    4. ESPACIAMIENTO

    S = B

    S = B = 1m

    5. NUMERO DE TALADROS POR ANILLO

    ANILLO I NH1 = [2RR1]/S NH1 = [2x0.5x ]/1 = 3.14 3

    ANILLO 2 NH2 = [2RR2]/S NH2 = [2x1.5x ]/1 = 9.43 9

    ANILLO 3 NH3 = [2RR3]/S NH3 = [2x2.5x ]/1 = 15.49 15

    ANILLO 4 NH4 = [2RR4]/S NH4 = [2x3.5x ]/1 = 21.99 22

    Total de taladros por voladura NHT = 49 T/V

  • 6. ESPACIAMIENTO REAL POR ANILLO ANILLO I S= [2RR]/NH1 S= [2x0.5x]/3 = 3.14/3 1.04 m

    ANILLO 2 S= [2RR]/NH2 S= [2x1.5x]/9 = 9.43/9 1.04 m ANILLO 3 S= [2RR]/NH3 S= [2x2.5x]/15 = 15.49/15 1.04 m ANILLO 4 S= [2RR]/NH4 S= [2x3.5x]/22 = 21.99/22 1.00 m

    7. PROFUNDIDAD DE AVANCE

    L = 2B

    L = 2 X 1 m = 2m

    8. SUB-BARRENACIN

    J = 0.3 B

    J = 0.3 x1m = 0.3 m

    9. TACO

    T = 0.5 B

    T = 0.5 x 1m = 0.5 m

  • 10. ANGULO DE AJUSTE

    LO = 0.1 + H(Tan2)

    LO = 0.1 + [2.3 x 0.035] = 0.18 m

    11. TIEMPO DE RETARDO 4 periodos de retardos LP por anillo o retardos progresivo de adentro hacia fuera.

    12. EXPLOSIVO TOTAL

    Qtotal = NHT x [(L+J)-T] x dc

    Qtotal = 49T/V x[(2 + 0.3 -0.5) x [(1.3gr/m x ((38mm) x )/4000)]

    Qtotal = 49 x [1.8 x [1.3 x 1.134]]= 130.02 130 Kg/v

    13. VOLUMEN TOTAL

    Vtotal = RSH x L

    Vtotal = (3.5) x 2 = 76.97 77 m/v

    14. FACTOR DE CARGA EN FUNCIN AL VOLUMEN

    FC(Vol) = Qtotal/ Vtotal

    FC(Vol) = 130 Kg/v / 77 m/v = 1.68 Kg/m

  • S=B

    1.00 m

    1

    2

    3

    4

    RSH=

    3.5 m

    7.0 m

    RR1=

    0.5 m RR3=

    2.5 m

    RR2=

    1.5 m

    RR4=

    3.5 m

    S=B

    1.04 m

  • TIROS EN TNELES

    Las voladuras en tneles son diferentes a las voladuras en bancos ya que estas se hacen hacia una superficie libre mientras que las voladuras en banco se hacen hacia 2 o mas caras libres. En las voladuras de bancos, hay gran cantidad de alivio natural dentro de la plantilla el cual resulta de las caras libres adicionales.

    En los tneles, sin embargo, la roca esta mas confinada y una segunda cara libre debe ser creada paralela al eje de los taladros. Como resultado del confinamiento original y la falta de caras libres desarrolladas, el tiempo entre retardos debe ser mayor que los de las voladuras de superficie para permitir el movimiento de la roca y la formacin de la cara libre adicional antes de que disparen los taladros subsecuentes. En las voladuras de tneles se utilizaba generalmente periodos de retardos largos. Si se utilizan retardos de milisegundos se omiten periodos de retardo para permitir de 75 a 150 milsegundos como mnimo entre disparos de taladros. Este incremento en el tiempo de retardo es esencial para permitir que las voladuras de Tneles funcionen apropiadamente.

  • TIPOS DE taladros USADOS EN TUNELES

    TALADROS DE PISO, ARRASTRE O ZAPATERAS

    HA

    ST

    IAL

    ES

    O C

    OS

    TIL

    LA

    S H

    AS

    TIA

    LE

    S O

    CO

    ST

    ILL

    AS

    TALADROS DE CONTORNO , ALZAS O TECHO

    AYUDAS HACIA ARRIBA

    AYUDAS HACIA

    ABAJO

    CUA,

    CUELE O

    ARRANQUE

  • Los taladros del permetro del tnel deben tener un ngulo hacia fuera de manera que se evite que la seccin del tnel cambie a medida que se avanza la construccin. Este ngulo recibe el nombre de ngulo de ajuste. Los ngulos de ajuste se define como

    0.1 m + L x tan 2 Los burden para todas las voladuras de tneles se miden y se calculan al fondo de los taladros. El ngulo de ajuste debe ser tomado en cuenta cuando se determinan los burdenes reales al fondo de los taladros.

    Los taladros del permetro hastiales y del techo se perforan comnmente con espaciamientos cercanos (20 a 30 cm) y cargas ligeras. Tambin pueden detonarse como voladuras de recorte para proveer un contorno que requiere poca fuerza.

  • ZONA DE DAO EN CONTORNO

  • CUELE O CUNAS QUEMADAS DE BARRENO PARALELO

    La cua mas utilizada hoy en da es la cuna quemada con barreno grande. El termino "CUA QUEMADA" se origina en un tipo de voladura donde los taladros son perforados paralelos uno a otro. Uno o mas taladros en la cua se dejan vacos para que acten como la cara dc alivio hacia la cual los otros taladros puedan romper.

    Tradicionalmente, la cua quemada se perfora donde los taladros llenos y vacos fueran del mismo dimetro.

    Mas tarde se descubri que al utilizar taladros vacos de dimetro mayor que los cargados, provoca alivio adicional en la plantilla y reduca la cantidad de taladros perforados que se necesitaban.

    Los taladros grande y vacos tambin permitan un avance adicional por voladura. Toda una variedad de nombres resultaron del hibrido de la cua quemada la cual utilizaba taladros grandes y vacos. Para propsitos de claridad, este tipo de voladura ser llamada cua quemada.

  • PORCENTAJE DE AVANCE VS DIMETRO DE TALADRO

  • Los taladros de la cua pueden ser colocados en cualquier lugar en la cara del tnel. Sin embargo, la posicin de la cua influencia la cantidad de lanzamiento, el numero de taladros perforados y el c0st0 total por metro cubico. Por ejemplo, si los taladros de la cua se colocan cerca de la pared como la figura la plantilla requerir menos taladros perforados aunque, la roca fragmentada no sea desplazada tan lejos del tnel. La cua se alterna del lado derecho al izquierdo del tnel para asegurar que no se perforaran las caas de las voladuras previas en las voladuras subsecuentes.

    Para poder obtener un buen movimiento hacia delante de la pila de material, la cua puede ser colocada en la mitad de la frete hacia la parte inferior del corte. En esta posicin, el lanzamiento ser minimizado.

    Si se requiere de mayor lanzamiento, los taladros de la cua pueden colocarse mas alto en el centro del frente.

  • A

    B C

    D

  • DISEO DE LOS TALADROS DE CUA

    El principio primordial de todos los diseos de cuas quemadas es el siguiente. Los burdenes de los taladros cargados se seleccionan de tal manera que el volumen de roca quebrada por cualquier barreno no pueda ser mayor al que se pueda ocupar en el espacio vaco creado, ya sea por el barreno de mayor dimetro o por los taladros subsecuentes que se detonen. En este calculo se debe considerar tambin el hecho de que cuando la estructura de la roca se rompe entre los taladros, esta ocupara un volumen mayor al que tenia de su estado original. En otras palabras, se debe considerar el factor de abundamiento.

    Si los taladros de una cua rompen un volumen mayor del que pueden caber dentro del volumen del crter creado previamente, la cua se CONGELA" lo que significa que se bloquea por la roca que no puede ser expulsada. Si esto ocurre, el alivio paralelo al eje de los taladros se pierde y los taladros no podrn romper adecuadamente. De hecho estos empezaran a escopetearse fisurando la roca adyacente pero sin permitir que el mecanismo de falla por cortante cause la fragmentacin en la tercera dimensin, Por lo tanto en la cua misma, las distancias deben ser diseadas y barrenadas con precisin. El tiempo de retardo debe ser suficientemente lento para permitir que la roca empiece ser expulsada del frente antes que se disparen los barreos subsecuentes.

  • Explosivos Kg/m3 de Roca

    rea del tnel en

    m

    KILOS DE EXPLOSIVO ESTIMADOS POR M DE ROCA

    Roca dura R. Media R. Suave

    1 a 5 2.6 - 3.2 1.8 - 2.3 1.2 - 1.6

    5 a 10 2.0 - 2.6 1.4 - 1.8 0.9 - 1.2

    10 a 20 1.65 - 2.0 1.1 1.4 0.6 - 0.9

    20 a 40 1.2 - 1.65 0.75 - 1.1 0.4 - 0.6

    40 a 60 0.8 - 1.2 0.5 - 0.75 0.3 - 0.4

  • CLCULOS PARA LAS DIMENSIONES DE LA CUNA QUEMADA

    BARRENO (S) VACO (S) (DH)

    Un diseo tpico de una cua quemada El dimetro del barreno vaco de alivio se designa como DH.

    Si se utiliza mas de un barreno vaco, se debe calcular el dimetro equivalente de un solo barreno vaco el cual contenga el volumen de todos los taladros vacos. Esto se puede hacer utilizando la siguiente ecuacin :

    DH = dH x N Donde:

    DH = DIMETRO EQUIVALENTE DE UN SOLO BARRENO VACO (mm)

    dH = DIMETRO DE LOS TALADROS VACOS (mm)

    N = NUMERO DE TALADROS VACOS

  • EJEMPLO 2

    Encuentre el DH para 3 taladros vacos de 76mm de dimetro.

    DH = dH x N

    DH = 76mm x 3 = 131 mm

    3 dH 76mm DH

    131 mm

  • CALCULO DE DIMENSIONES DE ARRANQUE O CUELE

    CUADRO N 1er

    Cuadrante 2do

    Cuadrante 3er

    Cuadrante 4to

    Cuadrante

    B= 1.5 DH 2.12 DH 4.5DH 9.54DH R= 1.5 DH 3.8DH 6.75DH 14.31DH E= 2.12 DH 4.5DH 9.54DH 20.23DH T= 1.5 DH 1.06DH 2.25DH 4.77DH

    REVISAR Sc=H Sc=H Sc=H Sc=H

    La distancia entre taladros normalmente varia 15 a 30 cm

    entre arranques, de 60 a 90 cm en las ayudas y de 50 a 70

    cm entre cuadradores.

    Como regla practica se estima una distancia de 2 pies por

    cada pulgada del dimetro de broca.

  • PROFUNDIDAD DE BARRENO (H)

    La profundidad dc los taladros, los cules rompern hasta un 95 % o mas de su profundidad total, puede ser determinado con la siguiente ecuacin :

    H = [DH +16.51]/41.67 Donde:

    H = PROFUNDIDAD (m)

    DH = DIMETRO DE BARRENO (mm)

    PROFUNDIDAD DE AVANCE (L) (ESPERADA)

    L = 0.95 H Revise si la carga puede romper los bordos de cada cuadrante. Utilice la formula del burden

    B = 0.012 [(2SGe/SGr )+1.5] De

  • TALADROS AUXILIARES

    B = 0.012 [(2SGe/SGr )+1.5] De

    S = 1.1 B

    T = 0.5 B

    Donde:

    S = Espaciamiento (m)

    B = Burden (m)

    T = Taco (m)

    TALADROS DE PISO

    B = 0.012 [(2SGe/SGr )+1.5] De

    S = 1.1B

    T = 0.2 B

  • TALADROS DE CONTORNO (COSTILLA Y TECHO) Comnmente detonados con voladura de recorte con taladros de 0.45 m a 0.6 entre centros, de otra manera:

    B = 0.012 [(2SGe/SGr )+1.5] De

    S = 1.1 B

    T = B

    TIEMPO DE RETARDOS EN LOS TALADROS Los taladros de la cua se disparan con por le menos 50 milisegundos entre les

    periodos.

    Los taladros auxiliares se retardan con por lo menos 100 milisegundos o con retardos LP.

    Los taladros del contorno (con veladura de recorte ) se disparan con el mismo retardo.

    Los taladros de piso se detonan al ultimo.

    INICIADOR Siempre se coloca en el fondo de los taladros.

  • Ejemplo 3

    Un tnel rectangular con una seccin de 8m de altura y 10 m de ancho va ha ser excavada con el mtodo de cua quemada con taladro grande. La cua ser colocada cercana a la parte central inferior del tnel. El taladro central vaco ser de 102mm y los taladros cargados sern de 28mm de dimetro. Todos los taladros de la cua sern cargados con emulsin de 25, 29 y 32mm de dimetro. Se utilizar explosivo de precorte en las costillas y el techo, el espaciamiento de los taladros de recorte ser de 0.6m. La roca es un granito con una densidad de 2.8 g/cm3.

    El taladro de 102mm se escogi para permitir un avance de por lo menos 95% en una profundidad de variacin de 3.8m. Disee la veladura.

  • CALCULO DE PARMETROS INDIVIDUALES

    PROFUNDIDAD H: Por dato H = 3.8 m AVANCE L:

    L = 0.95 X H L = 0.95 X 3.8 m = 3.16 m

    CUADRO N 1 2 3 4

    B= 1.5 DH 0.153 2.12 DH 0.216 4.5DH 0.459 9.54DH 0.973

    R= 1.5 DH 0.153 3.8DH 0.324 6.75DH 0.689 14.31DH 1.460

    E= 2.12 DH 0.216 4.5DH 0.459 9.54DH 0.973 20.23DH 2.063

    T= 1.5 DH 0.153 1.06DH 0.108 2.25DH 0.230 4.77DH 0.487

    REVISAR Se=H 1.95 Se=H 1.95 Se=H 1.95 Se=H 1.95

  • CALCULO DE BURDEN: B = 0.012 [(2SGe/SGr )+1.5] De B25 = 0.012 [(2x1.2/2.8 )+1.5] 25 = 0.71 m

    B29 = 0.012 [(2x1.2/2.8 )+1.5] 29 = 0.82 m

    B38 = 0.012 [(2x1.2/2.8 )+1.5] 38 = 1.07 m

    TALADR...