164561_VOLADURACONTROLADAENMINSUPERFPARTEIIIB

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MUFFLE BLASTING

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MUFFLE BLASTING Introducción En general, de acuerdo a la definición de muffle que en una de sus acepciones significa ‘encubrir, envolver, apagar, tapar, apagar un sonido’. Por lo que se puede deducir, muffle blasting, en general, sería ‘voladura amortiguada y/o controlada’. Prácticamente a todos los métodos de la voladura controlada se les podría denominar muffle blasting o voladura silenciosa, etc.


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En la industria automotriz, muffle se le llama al ‘silenciador’ del automóvil, y este tiene como función “silenciar” el ruido producido por el motor de combustible.


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Entonces por analogía, muffle blasting es un ‘disparo silencioso’; lo que en la industria minerometalúrgica no se conoce con esta terminología, por lo que finalmente se estaría llamando muffle blasting a todos los métodos de la voladura controlada.



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Pre corte con cámaras de aire

H=13m Air deck MEC

S/D=2m


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CALCULOS DE DISEÑO D

C B

A

B

E



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CALCULOS DE DISEÑO Introducción Pocos desarrollos en la ingeniería de explosivos han crecido tan rápidamente, de tal forma que la voladura de rocas usa cámaras de aire. La minería trabajada por el método de open pit fue la primera en aplicar esta metodología; que reemplazó al precorte convencional que era usado para el control de paredes o cortes. Mientras esto sucedía, otros usuarios de MEC empezaron a tener noticias del sistema, y en la actualidad existen muchas aplicaciones en una serie de operaciones mineras. Ph.D. - Carlos Agreda Turriate - [email protected] - Consultor Intercade

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Se han mejorado los diseños para una serie de aplicaciones. Se han agregado algunas pautas para su aplicación en la línea de taladros para amortiguación y para cargas múltiples escalonadas.

Se debe mencionar que esta metodología bien aplicada da excelentes resultados.



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BASE CONCEPTUAL Esta metodología emplea una columna o cámara de aire en lugar de las cargas desacopladas que, en forma convencional, se usan para obtener las pequeñas cargas necesarias para el precorte convencional. Cuando la carga explosiva detona, los gases se expanden dentro de todo el taladro o cámara, debilitando así la porción de roca que existe entre taladro y taladro; es decir, la detonación de la MEC actúa en toda la columna y no solamente como carga de fondo.


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Contrariamente al precorte, no es necesario perforar una mayor cantidad de taladros. En este caso lo que ocurre es que hay una mejor distribución de los gases producidos por la detonación de una MEC. En la figura I, se muestra el proceso de la detonación usando cámaras de aire.



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Figura I

TACO TAPON

CAMARA DE AIRE

MEC


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PARAMETROS BASICOS DE DISEÑO D: diámetro de la perforación (pulg.) BH: altura del banco (pies) S: espaciamiento de taladros con cámara (de 1.5 a 2x D) (pies) AB: burden taladros con cámara de aire (1 x D) (pies) BB: corrida de amortiguación (de 0.5 a 0.7B) (pies) A: área por taladro (S x BH) (pies cuadrados) AL: carga por taladro con cámara (0.08 a 0.12 x A) (libras) AT: taco de taladro con cámara (1 a 2 x D) (pies) PL: carga de taladros de producción (libras) BL: carga de taladros de amortiguadores (0.3 a 0.8 x PL) (libras) Ph.D. - Carlos Agreda Turriate - [email protected] - Consultor Intercade


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DISEÑO S Taladros con camara

AB Taladros amortguados

BB

Taladros de producción

B

D: Diametro (pulg) S: Espaciamiento (pies)= (1.5 a2) x D B: Burden de producción (pies) AB: Burden de taladros con camara (pies) = 1 x D BB: Burden taladros amortiguados (0.5 a 0.7) x B Ph.D. - Carlos Agreda Turriate - [email protected] - Consultor Intercade

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RECOMENDACIONES DE SEPARACION

Altura de bancos

Pisos o cámaras

10-40

1

40-80

1-2

80-120

2-3

120 o más

3 o más

De acuerdo con esta recomendación, un banco de 60 pies puede cargarse con cámara de aire simple o en dos partes separadas.



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En roca débil o incompetente, se obtienen mejores resultados cuando se usan cargas múltiples por la mejor distribución de la energía; cuando la carga en cámaras de aire es dividida, la carga de fondo es usualmente el doble más grande que la carga de la parte superior. Ejemplo: si la carga total de un taladro con cámara es de 60 lb, la carga del fondo debería ser de 40 lb y de 20 lb la carga superior. Cuando se usan pisos múltiples, ellos deben ser detonados simultáneamente; es decir, con el mismo retardo.


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EJEMPLO TIPICO DEL SISTEMA D: diámetro del taladro = 6 pulgadas BH: altura de banco = 60 pies B: burden de producción = 14 pies Explosivo: AN/FO PL: carga de taladros de producción = 500 libras S: espaciamiento = 1.5 x 6 = 9 pies AB: burden taladros con cámara de aire =1 x D = 1 x 6 = 6 pies BB: burden corrida de amortiguación = 0.5 x B = 0.5 x 14 = 7 pies AL: carga de taladro con cámara = 0.08 x 60 x 90 = 43.2 libras AT: taco taladros con cámara = 1 x D = 1 x 6 = 6 pies BL: carga de taladros amortiguadores = 0.6 x 500 = 300 libras Ph.D. - Carlos Agreda Turriate - [email protected] - Consultor Intercade


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DISEÑO S

BH

A AL S

D: diámetro (pulg.) BH: altura del banco (pies) S: espaciamiento de taladros con cámara (pies) A: área por taladro (S x BH) (pies cuadrados) Ph.D. - Carlos Agreda Turriate - [email protected] - Consultor Intercade

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CONTROL DE PROYECCION DE ROCAS Uno de los mayores riesgos en voladura es la proyección de rocas, que causa daño tanto a la propiedad como heridas y muerte a las personas. Esto puede suceder incluso a los más experimentados y competentes especialistas. La cámara de aire es una herramienta muy efectiva para ayudar a controlar el lanzamiento de los fragmentos de roca.



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RECOMENDACIONES

La parte superior de la cámara de aire debería ser de 1 a 2D (diámetro del taladro) en pies sobre el punto de burden más reducido. El fondo de la cámara de aire deberá ser de 1 a 2D en pies, debajo del punto de burden más reducido.


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CONTROL DE PROYECCION DE ROCAS

TACO TAPON

CAMARA DE AIRE BURDEN REDUCIDO

MEC

PISO



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APLICACIONES EN MINERIA SUBTERRANEA La metodología de la cámara de aire ha sido usada satisfactoriamente para minimizar el sobrefracturamiento y, crear cajas y techos más estables en galerías y frontones. En túneles, cargas amortiguadas convencionales, que usan cargas reducidas o acondicionadas (media cuña), son reemplazadas por cargas de fondo y cámaras de aire. Para esta aplicación, se puede usar AN/FO cargado neumáticamente o productos encartuchados (para condición húmeda).


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APLICACIONES PARA EL CONTROL DE PAREDES HL: longitud del taladro (pies) D: diámetro en pulgadas B: burden amortiguador CL: longitud de la carga de fondo (de 0.2 a 0.3) x HL (pies) CS: taco (de 0.8 a 1.2) x D (pies) AS: espaciamiento taladros con cámara (de 0.6 a 0.8) x B Ejemplo HL: longitud del taladro =10 pies D: diámetro = 1.75 pulgadas B: burden = 2.5 pies Ph.D. - Carlos Agreda Turriate - [email protected] - Consultor Intercade

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CL: 0.3 x HL = 0.3 x 10 = 3 pies CS: 0.8 x D = 0.8 x 1.75 = 1.4 pies AS: 0.6 x B = 0.6 x 2.5 = 1.5 pies = 18 pulgadas CONTROL DE PAREDES EN TUNELES TALADRO DE 10 PIES DIAMETRO 1.75 PULGADAS 2 CARTUCHOS 1 1/4” X 10”

CAMARA

1.4

2.7 RETARDO LP

TAPON

TACO DE BARRO



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DISEÑO DE CARGA PARA LOS TALADROS AMORTIGUADOS 9.5

TACO

7.0

TACO

TACO

4.5 7.0

9.0

CAMARA DE AIRE 16.0

280 KG CARGA COLUMNA (AN/FO)

COLUMNA DE AIRE

15.0

17.5 6.0

300 KG CARGA FONDO

4.5 (HEET 930)

TALADRO DE PRODUCCION

130 KG CARGA COLUMNA (AN/FO)

200 KG CARGA FONDO (HEET 930) 3.0

300 KG CARGA FONDO (HEET 930)

4.5

NIVEL DE PISO TALADRO TALADRO AMORTIGUADO ULTIMA FILA DE PRODUCCION


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CONTROL DE PAREDES EN TUNELES TALADRO DE 10 PIES DIAMETRO 1.75 PULGADAS 2 CARTUCHOS 1 1/4” X 10”

CAMARA

1.4

2.7 RETARDO LP

TAPON

TACO DE BARRO



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CALCULOS DE DISEÑO Introducción Los cálculos de la referencia se mostrarán a través de algunos casosestudios.


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CASO-ESTUDIO 1 En una operación minera trabajada con el método de open pit, se tiene la siguiente información de campo: a. Field data Diámetro del taladro (BHφ) = 15′ Altura de banco (HBD) = 45′ Sobre perforación (S/D) = 5′ Mallas de perforación y voladura (B x S) = 26.25′ x 26.25′ Densidad de la roca ρR = 0.086 ton/pie3 Taco (ST) = 16.4′



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b. Explosivos y accesorios de voladura a ser usados US$ Emulsión I/lb 0.26 Emulsión II/lb 0.25 Fanel/ unit. 5.00 Booster 1 lb/unit. 3.50 Se pide lo siguiente: i. Calcular el costo de voladura. ii. Discutir los resultados.


274

SOLUCION En primer lugar, se debe mencionar que los tipos de emulsión a usarse en esta voladura de rocas son los siguientes:

Ei = (80...20% ) : LD = 95 lb / pies Eii = (40...60% ) : LD = 88 lb / pies



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ALTERNATIVA I Cálculo del costo de voladura sin usar voladura controlada I. Calculo del tonelaje

ton = (V )(ρ ) → (1) V = (B )(S )(H ) → (2 )

Reemplazando valores en (2)

V = (26.25′)(26.25′)(45′) V = 31,007.8 pies 3 Ph.D. - Carlos Agreda Turriate - [email protected] - Consultor Intercade

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Reemplazando valores en (1)

(

)(

ton = 31,007.8 pies 3 0.086ton / pies 3 ton = 2,666 ton / taladro

)

A continuación se presenta un diagrama conceptual que muestra la sección transversal de un taladro de acuerdo a la solución del presente caso-estudio.



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Ø = 15”

16.4

E2 = 8.6

45 E1 = 25

5


278

II. Cálculo del costo de voladura en ($/ton) volada US$ 25′ (E1) x 95 lb/pie x 0.26 $/lb 617.50 8.6′ (E2) x 88 lb/pie x 0.25 $/lb 189.20 Fanel 5.00 $/unit. 5.00 Booster 3.50 $/unit. 3.00 Total Σ = 815.20 Luego, el costo por tonelada métrica volada será el siguiente: 815.20$ C.ton volada = 2,666ton ∴ C.ton volada = 0.306



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ALTERNATIVA II Aplicando el método de cámaras de aire, para lo cual se considera una cámara de aire de 1.7′ y una de reducción de 5% de MEC. Luego en esta alternativa se tendrá lo siguiente: US$ 23.32′ (E1) x 95 lb/pie x 0.26 $/lb 576.00 8.6′ (E2) x 88 lb/pie x 0.25 $/lb 189.20 Fanel 5.00 $/unit. 5.00 Booster 3.50 $/unit. 3.00 Taco inflable II 7.00$/unit. 7.00 Total Σ = 780.70


280

Luego, el costo por tonelada métrica volada será el siguiente: 780.70$ C.ton volada = 2,666ton ∴ C.ton volada = 0.292$ Por tanto, el ahorro entre las alternativas I y II será el siguiente:

Savins = 0.306$ / ton − 0.292$ / ton ∴ Savins = 0.014$ / ton Ahorro anual = 0.014 $/ton x 40 mm/ton ∴ Ahorro anual = $ 560



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141 281

ALTERNATIVA III Con una cámara de aire de 3.36′ y el 10% de reducción de MEC. Luego en esta alternativa se tendrá lo que sigue: US$ 21.4′ (E1) x 95 lb/pie x 0.26 $/lE 534.51 8.6′ (E2) x 88 lb/pie x 0.25 $/lb 189.20 Fanel 5.00 $/unit. 5.00 Booster 3.50 $/unit. 3.00 Taco inflable 7.00 $/unit. 7.00 Total Σ = 739.21


282

Luego, el costo por tonelada métrica volada será el siguiente: 739.21$ C.ton volada = 2,666ton ∴ C.ton volada = 0.277$ Por tanto, el ahorro usando esta alternativa será el que sigue:

Savins = 0.306$ / ton − 0.277$ / ton ∴ Savins = 0.029$ / ton Ahorro anual = 0.029 $/ton x 40 mm/ton ∴Ahorro anual = $ 1′′160,000



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142 283

ALTERNATIVA IV Para esta alternativa se usará una cámara de aire de 5′ y una reducción de MEC de 15%. Luego en esta alternativa se tendrá lo siguiente:

US$ 20′ (E1) x 95 lb/pie x 0.26 $/lb 534.51 8.6′ (E2) x 88 lb/pie x 0.25 $/lb 189.20 Fanel 5.00 $/unit. 5.00 Booster 3.50 $/unit. 3.00 Taco inflable 7.00 $/unit. 7.00 Total Σ = 698.70


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Luego, el costo por tonelada métrica volada será el siguiente: 698.70$ C.ton volada = 2,666ton ∴ C.ton volada = 0.262$ Por tanto, el ahorro usando esta alternativa será el que sigue:

Savins = 0.306$ / ton − 0.262$ / ton ∴ Savins = 0.044$ / ton

Ahorro anual = 0.044 $/ton x 40 mm/ton ∴Ahorro anual = $ 1′′760,000



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RESUMEN DE COSTOS POR TON VOLADA

Alternativas

$/ton

Comparación entre alternativas

Ahorro $/ton

I

0.306

0

0

II

0.292

(I - II)

0.014

III

0.277

(I - III)

0.029

IV

0.262

(I - IV)

0.044


286

CARGA DE TALADROS CON EL METODO AIR DECK



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STEMMING

STEMMING

AIR CEK AIR DECK

MEC AIR DECK

MEC

MEC

AIR DECKING Ph.D. - Carlos Agreda Turriate - [email protected] - Consultor Intercade

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PRECORTE Con espaciamiento de aire (air deck pre-splitting) Definición: El método de los espaciamientos de aire y/o las ondas de aire pueden definirse como un método en el cual envuelven el uso de una MEC concentrada dentro del taladro con un vacío de aire en la parte superior de la carga explosiva. En el año 1940, el Dr. Melnikov tuvo la idea de esta metodología, pero su aplicación a gran escala comenzó en la década de 1980. Este método ha sido usado en voladura controlada denominada precorte, en la que una carga explosiva es colocada en el fondo de los taladros y una bolsa de aire es colocada cerca de la parte superior del taladro que tiene el taco en la parte superior. Ph.D. - Carlos Agreda Turriate - [email protected] - Consultor Intercade


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145 289

Pre corte: Taladros con cámara de aire


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VARIABLES DE DISEÑO Las más importantes entre otras son las siguientes: El peso de la MEC El espaciamiento entre los taladros La ubicación del tapón, etc.



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1

2

3

TACO

TAPON

AIR DECK

MEC

PROCESO DE DETONACION DEL TALADRO AIR DECK


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VARIABLES DE DISEÑO La formulación matemática para calcular estas variables está en pleno proceso de desarrollo, pero la mayoría de investigadores están de acuerdo en lo siguiente: Carga explosiva/taladro del precorte = (0.08-0.12) lb x área superficial del precorte. El espaciamiento entre los taladros en la línea del precorte = (1.7-2.0) x diámetro del taladro en pulgadas, para obtener el espaciamiento en pies. El taco en los taladros del precorte = (1.0 – 1.2) x diámetro del taladro en pulgadas para obtener el taco en pies. Ph.D. - Carlos Agreda Turriate - [email protected] - Consultor Intercade


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VENTAJAS Se emplea menor cantidad de MEC. Se obtiene una mejor estabilidad de las paredes finales de la excavación. Se obtiene un menor costo de perforación. Esto se debe a que el espaciamiento entre los taladros que conforman la línea del precorte es mayor que el que se usa cuando se aplican otros métodos de la voladura controlada.


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Para la perforación de los taladros no se necesita una perforadora adicional, ya que se usa la misma que se emplea para perforar los taladros de producción. Se obtiene paredes finales más lisas y de mejor acabado. En general, usando este método se obtendrá un mejor costo en $/m2, de pared o superficie final requerida.



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REDUCCION DE FINOS Taco

Detonador

ANFO

Tapon Cordon detonante Cámara MEC carga de fondo


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DESVENTAJAS Es necesario contar con personal bien entrenado y capacitado para efectuar el carguío de los taladros en forma adecuada, ya que prácticamente de esto dependerá los resultados a obtenerse. El diseño de carga debe ser efectuado por personal calificado y con amplia experiencia de campo, porque los resultados a obtenerse estarán en función del diseño de este método.



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