240162_MATERIALDEESTUDIOPARTEIDIAP1-160

1 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global

COSTOS DE PERFORACION Y VOLADURA EN MINERIA SUBTERRANEA Ing. Fidel Yalle Capcha Consultor de CAMIPER

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INDICE I.

Análisis de costos para la toma de decisiones

II.

Costos en la operación minera de perforación

III. Costos en voladura IV. Análisis costo/beneficio V.

Bibliografía

VI. Talleres

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I. ANALISIS DE COSTOS PARA LA TOMA DE DECISIONES


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ANALISIS DE COSTOS PARA LA TOMA DE DECISIONES 1.1

Resumen ejecutivo.

1.2

Cuadro comparativo de costos de las diferentes etapas de minado por método.

1.3

Cuadro comparativo de los parámetros empleados para los diferentes métodos de explotación.



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1.1 RESUMEN EJECUTIVO Perforación voladura es una etapa de minado muy importante en la minería subterránea. Es

necesario

hacer

análisis

macro

de

la

operación

detalladamente. El resultado de este trabajo deber reflejarse en una mejora en los índices de seguridad, productividad y costos.


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METODOLOGIA TRABAJO Los cuadros expuestos pertenecen a una evaluación de los métodos de explotación, los cuales serán comparados a través de sus parámetros. El costo es uno de los parámetros principales para tomar en

cuenta en la decisión final.



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IMPORTANCIA DE LOS PARAMETROS Los parámetros cuantifican la calidad del trabajo que estamos llevando a cabo. Nos muestran, estadísticamente, la mejora y la existencia de otras alternativas de trabajo que nos permitan optimizar el proceso.


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HERRAMIENTAS DE TRABAJO Desarrollaremos el tema de la siguiente manera:  Explicaremos el concepto en Word.  Los valores estarán detallados en cuadros de Excel.  Los diseños estarán en Autocad.



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CUADRO COMPARATIVO/COSTOS EN LAS ETAPAS DEL CICLO MINADO/METODOS Herramientas básicas  Cronograma de todo el proceso del método de explotación

empleado.  Diseño en detalle del método de explotación.


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CRONOGRAMA DE LA EXPLOTACION POR METODO Se elabora un cronograma de todas las etapas del ciclo de minado, desde la preparación hasta la culminación total del método. Se debe tomar en cuenta lo siguiente:    

Factor tiempo. Personal. Equipos. Material. product.met.explotacionsls 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global


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CRONOGRAMA DE LA EXPLOTACION POR METODO Se toma en cuenta todas la etapas de minado: preparaciones, accesos, chimeneas, cámaras de carguío, desarrollos en mineral, perforación y voladura, limpieza y relleno. product.met.explotacion.sls


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PLANOS DE DISEÑO DE LOS METODOS DE EXPLOTACION Los planos de diseño proporcionan todo el detalle de método de explotación, como por ejemplo:     

Distancias. Volúmenes. Tonelajes. Cantidad de material empleado. Datos necesarios para la elaboración del cronograma de producción.



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PLANOS DE DISEÑO DE LOS METODOS DE EXPLOTACION Se considera lo siguiente:  Principales subniveles de trabajo.

 Labores de servicio: ore pass, waste pass.  Chimeneas, cámaras de carguío, shuttes.  Taladros: perforados, disparados.  Número de recortes.  Limpieza, extracción, relleno. Diseño explotación rajos sls.Pdf


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PRECIO UNITARIO DEL METODO EXPLOTACION Está estructurado en dos partes principales. Son las siguientes:  Datos generales.  Costos de las diferentes etapas del ciclo de minado.



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DATOS GENERALES  Dimensiones y características del block a minar.  Parámetros de perforación voladura y limpieza de mineral.  Costos de perforación, personal y costo horarios de equipos.


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COSTOS DE LAS DIFERENTES ETAPAS DE MINADO Aquí intervienen mínimamente los siguientes elementos:  Perforación (materiales).  Voladura.  Servicios auxiliares.  Sostenimiento.

 Implementos y herramientas.  Limpieza.  Preparación.



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RESUMEN CUADRO COMPARATIVO Este cuadro comparativo nos permite evaluar los parámetros y costos de los diferentes métodos en una misma empresa.

c-res.costos met.explot.xlsx


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CUADRO RESUMEN COSTOS COMPARATIVOS Se toma en cuenta lo siguiente para los distintos métodos:       

Perforación (materiales). Voladura. Servicios auxiliares. Sostenimiento. Implementos y herramientas. Limpieza. Preparación.



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CUADRO FINAL COMPARATIVOS DE LOS PARAMETROS Objetivo Indicar los parámetros más básicos para la toma de decisiones:      

Costo. Productividad/block. Recuperación. Seguridad. Dilución. Calidad de roca. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global

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RESUMEN PARAMETROS Finalmente, llegamos al punto inicial, pero con los datos

necesarios para cumplir con el análisis de costo para la toma de decisiones. Es decir, se determinará cuál es el método más conveniente a emplearse, y se obviarán algunos métodos caros, poco productivos e inseguros. c-res.costos met.explot.xlsx

Ver video http://www.youtube.com/watch?v=L6WadTl1CiI 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global


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DECISION FINAL Para este ejemplo, se tomó la decisión de quedarnos solo con los siguientes métodos:  SLS y el método acopio Variante (se descartaron los menos

productivos e inseguros). Esto nos permite orientar en la forma más adecuada los costos de perforación y voladura para la realidad de la empresa en estudio.


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PRECIO UNITARIO SLS Ver los siguientes archivos: costo sls bolivar.xls

Ver video http://youtu.be/88DuVKl44hQ



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II. COSTOS EN LA OPERACION MINERA DE PERFORACION 2.1 Estimado de producción. 2.2 Criterio y selección de equipos.

2.3 Calculo de costos de perforación. 2.4 Cálculos de costo-horario de equipos mina. 2.5 Optimización total de costos de perforación.


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2.1. ESTIMADO PRODUCCION El programa de producción deben estar circunscritos a los recursos disponibles:  Personal  Yacimiento  Equipos  Energía eléctrica  Agua  Aire comprimido 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global


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2.1.1. REQUERIMIENTO DE PERSONAL Considerar siempre el personal necesario de acuerdo con un programa sostenido. En la práctica, no es posible variar la cantidad de personal mes a mes. Cuando se va a aumentar personal se entiende que también lo hará la producción. Tener en cuenta que sin necesidad de aumentar el personal, puede incrementarse la producción por medio de la mecanización.


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PREPARAR DISTRIBUCION DEL PERSONAL POR LABORES Debe colocarse en cada tipo de labor el personal a cargo de la obra:  Avances horizontales.  Rampas.  Chimeneas.  Tajeos.  Sostenimiento.



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CONSIDERACIONES EN EL REQUERIMIENTO DE PERSONAL Considerar los siguiente en el avance de cada mes:  Días hábiles.  Longitud de perforación efectiva.  Tomar en consideración el 90% de eficiencia.  No debe haber una variante mayor a 5% respecto de la estadística.  Tomar en cuenta los feriados, vacaciones y descansos médicos.


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CUANTIFICAR EL AVANCE PARA EL CUMPLIMIENTO DEL PROGRAMA PRODUCCION

Programa labores mina

Ver video complementario

http://www.youtube.com/watch?v=QRPx8_Ybq_8



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REQUERIMIENTO DE ENERGIA ELECTRICA Se debe tomar en consideración lo siguiente:  La relación total de todos los equipos de mina

que

consumen energía eléctrica.  La potencia requerida por equipo.  El cálculo del consumo de energía en kW.  Por cada HP, 0.736 kW.


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RELACION DE EQUIPOS MINA QUE UTILIZAN ENERGIA ELECTRICA Requerimiento energía electrica.xls

Debe haber una relación directa entre la disponibilidad de energía eléctrica y los equipos programados.

Ver video complementario http://www.youtube.com/watch?v=a19MVGYt5zw&feature=relmfu



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REQUERIMIENTO AIRE Obtener la cantidad de máquinas que consumen aire a partir de los siguientes datos:  Factores de corrección por altura 1.52  Factor de simultaneidad 0.62 TOTAL REQUERIDO = Subtotal x 1.52 altura x 0.62 factor simultaneidad


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REQUERIMIENTO AIRE Requerimiento aire.xls

Ver video complementario

http://www.youtube.com/watch?v=QanzpWooltE&feature=relmfu



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2.2. CRITERIO Y SELECCION DE EQUIPO  Ver qué equipo está disponible en el mercado, no sin antes verificar que se cuenta con el respaldo económico para adquirirlo.  Analizar las características del yacimiento.  Tomar en cuenta la cantidad de energía disponible.


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2.2 CRITERIO Y SELECCION DE EQUIPO Determinar cuál es el uso que se quiere dar al equipo de perforación, por ejemplo:  Rumbos electrohidráulicos frontoneros.  Taladros largos electrohidráulicos.  Small bolter electrohidráulicos o empernadores.  Down the hole.  Raise borer.  Alimack.  Diamantinas electrohidráulicas para exploración.  Jackleg & stopers.



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CARACTERISTICAS DEL YACIMIENTO Tienen gran influencia en la determinación del equipo más adecuado, entre las más destacados se encuentran las siguientes:  Dureza de la roca tanto litológica como mineralógica.  Abrasividad que influye directamente en el costo de aceros.  Homogeneidad de la roca y presencia de aberturas o geodas.  RMR y características adicionales como el fallamiento.


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DISPONIBILIDAD DE ENERGIA Eléctrica. Estimarla de acuerdo con la potencia requerida en kW. Agua. Importante no solo la cantidad requerida, sino también el tipo de agua disponible para no dañar la perforadora.

Aire. Se debe llevar la cantidad y la presión necesarias.



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2.3.1 COSTO HORARIO PERFORACION Existen variadas formas de obtener este dato, como por ejemplo:  Hojas de Excel.  Fórmulas.  Cuadros establecidos. Pero todos ellos siguen una secuencia económica que es el que

explicaremos. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global

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2.4.1 CALCULO DE COSTO – HORARIO DE EQUIPOS MINA Transacción y costo de equipos  Precio del equipo Ex Work (incluyendo opcionales).  Fletes y gastos de embarque (posición FOB Aprom).  Factor de importación (flete marítimo y derechos).  Valor de venta stock sin IGV.  Valor de rescate (aprox. 10% del valor stock).  Precio de las llantas.  Valor neto del equipo sin valor de llantas.



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COSTO DE PROPIEDAD  Horas esperadas de trabajo al año.  Años de duración del equipo.  Costo financiero.

 Depreciación.


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COSTO DE OPERACION         

Costo de energía. Filtros. Repuestos. Lubricantes. Costos de reparación. Costos de llantas (factor 0.40). Costo de llantas. Costo reparación de llantas (factor 0.10). Sueldo operador (dos turnos).



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COSTO TOTAL PROPIEDAD Y OPERACION Costo total de propiedad y operación (US$/hora) costo horario equipo.xls


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2.4 CALCULO DE COSTO DE PERFORACION

 Costo por metro de perforación.  Costo por tonelada.



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2.4.1 COSTO POR METRO DE PERFORACION MANO DE OBRA Perforista Ayudante de perforista IMPLEMENTOS Implementos de personal de perforación MATERIALES Y HERRAMIENTAS Barra de perforación Shank adapter (caso jumbo) Broca Copas de afilado Aguzadora de brocas Herramientas EQUIPOS Jumbo GASTOS INDIRECTOS Gastos generales y administrativos Utilidades 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global

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COSTO POR METRO DE PERFORACION ver c-4cost.m.p.tal.long.hole



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COSTO POR TONELADA Ratio perforación. Relación entre la cantidad (m) de metros perforados para conseguir una tonelada rota. Esto dependerá de que la malla utilizada sea en un tajo o un frente.

Toneladas rotas y metros de perforación Toneladas = volumen del mineral a perforar x peso específico. Metros de perforación = total de metros a perforar (considerar el 90%de eficiencia).


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COSTO POR TONELADA ROTA Costo tonelada rota = costo total de perforación /total de toneladas rotas Ver productividad y costos-costo sls bolívar



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OPTIMIZACION DE COSTOS DE PERFORACION La vida de los aceros de perforación es muy relativo según cada mina, por ello, para optimizar los rendimientos se recomienda lo siguiente: 

Mejorar los resultados de la disponibilidad mecánica.



Utilización efectiva de los materiales.



Mantener un buen control de los aceros de perforación.



Mantener los consumos de materiales dentro de los estándares.



Uso de tipos de roca según su dureza.



Adecuado afilado de brocas (se debe afilar las brocas oportunamente y con las técnicas adecuadas). 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global

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OPTIMIZACION DE COSTOS DE PERFORACION  Evitar la sobreperforación y el uso de copas desgastadas.  Mantener la altura estándar en las labores y las condiciones de operación.  Evitar el desate de las labores con el equipo (en rumbos).  Perforar con el juego de barrenos (en máquinas livianas).

 Selección del diámetro de la broca en función a la máquina perforadora.  Considerar las presiones adecuadas de aire y agua, la experiencia del operador y la calidad del acero. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global


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OPTIMIZACION DE COSTOS DE PERFORACION Premisa Parámetros apropiados para la máquina, condiciones normales de la roca, operador diestro y herramientas adecuadas de acuerdo con las recomendaciones técnicas ya estandarizadas. Ver c-2vida.utienil.A.P.J Ver video http://www.youtube.com/watch?v=C9FVjglNGuM 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global

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OPTIMIZACION DE COSTOS DE PERFORACION Ver C-3recomend.A.P.J

Capacitar al personal acerca del buen cuidado de aceros.



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USO Y CUIDADOS DE LOS ACCESORIOS DE PERFORACION



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POSICIONAMIENTO

Consiste en fijar el dowell a la roca de tal forma que no exista movimiento, vibraciones de la viga o brazo del equipo en la perforación.


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EMBOQUILLADO Iniciar la perforación a media potencia de la máquina, ya que el emboquillado violento ocasionará la destrucción de la broca.



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Carburo de tungsteno y cobalto

Los botones se fijan por contracción o presión en frío.

Duro, pero frágil


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La percusión en vacío causará la salida de los insertos.



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AVANCE


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ROTACION



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SISTEMA DE BARRIDO


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SISTEMA DE BARRIDO Evacuación de la roca molida (detritus) del fondo del taladro.

SHANK

BARRA

BROCA

Detritus



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Deficiente sistema de barrido


Buen sistema de barrido


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SOBREPERFORACION

Cuando el desgaste de los insertos es mayor a 3 mm.



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CAUSA DE LA SOBREPERFORACION Cuando la broca se encuentra desgastada ya no tritura a la roca, y toda la fuerza transmitida por la perforadora retorna, causando destrucción de los aceros.

R

F SHANK

BARRA

BROCA

La perforadora genera de 3000 a 3500 golpes por min por cada golpe transmite una fuerza de 30 a 40 TM/golpe. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global

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AFILADO Es la restauración del inserto a su estado original con la ayuda de una afiladora.



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AFILADO


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INTERVALO DE AFILADO El afilado oportuno se realiza cuando el desgaste del inserto alcance como máximo la tercera parte de su diámetro.


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TRANSPORTE Y ALMACENAJE



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2.6 CALCULO TOTAL DE COSTOS DE PERFORACION Costo horario (ver 2.4)  Alquiler de equipo con operador o sin él.  Como dato para otros negocios.

Costo metro perforado (ver 2.3)  Alquiler de equipo especialmente de taladros largos, equipos diamantinos, equipos Raise Borer. Costo por tonelada rota (ver 2.3.2)  Muy usado por las empresas de producción. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global

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III. COSTOS EN VOLADURA 3.1 Estimado de producción. 3.2 Criterio y selección de explosivos y accesorios. 3.3 Cálculo de costo de voladura. 3.4 Optimización de costos de voladura.

3.5 Cálculo total de costos de voladura.



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ESTIMADO DE PRODUCCION Generalidades Podemos estimar la producción y el costo de voladura considerando lo siguiente:  Ratio de perforación (metros perf./tonelada rota).  Malla de perforación.  Diámetro de taladro.  Factor de potencia (kg explosivo/tonelada rota).  Distribución del explosivo dentro del taladro.  Cantidad de disparos para volar todo el block. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global

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VOLADURA CONTROLADA METODO APLICADO PARA CONTROLAR LA SOBREROTURA



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TRAZOS DE VOLADURA EMPLEADOS EN EL TUNEL


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ESQUEMA DE CARGA PARA VOLADURA CONTROLADA II.

Cartuchos de dinamita espaciada con material inerte o aire libre y con cordón detonante opcional para asegurar la iniciación. Taco inerte

Espaciadores inertes

Sección de taladro

Cebo

Cordón detonante



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3.1 ESTIMADO DE PRODUCCION  Longitud del block: 40 m  Potencia estructura: 1.5 m  Altura del block (considerar puente de 5m): 40 m  Tonelaje de mineral seco/block: 7920 tms  Tonelaje de mineral húmedo: 8426 tmh  Peso específico del mineral: 3.3 t/m3  Humedad 6%: 0.94 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global

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B

A

C

D

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E

F

G

SUBLEVEL STOPING

1 2 Longitud del block 3 Potencia estructura 4 5 Peso específico mineral 6 Peso específico desmonte 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16


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Humedad 6% Efic. perforación 90% Longitud perforación Malla perforación N.º de taladrosusección Efic. disparo 90% Costo/metro perforado Costo/tarea ayudante Costo/tarea maestro

40 15 40 33

Tonelaje mineral seco/block m m Tonelaje mineral húmedo/block m t/m3 Total de secciones (burden 1.5)

678 t/m3 Total taladros 0.94 1.1 9.8 0.75 3 1.1 0.45 5.5 14.3 15.9

7920 tms 8426 tmh 74 74 222 taladro

Total metros perforados Ratio perforación Peso explosivo utilizado

2401 3.30 m 3920 L50 Rend. scooptram 4yd3 min esponjado 37.83 Tal Rend. scooptram 4yd3 min esponjado 35.24 Horas efect/limp día de 3 turnos 12 kg/tn $



m tn/m-perf kg tmh/h tmh/h

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 Para este cálculo, consideraremos las 7920 tms (ver el diseño para el SLS en el que podrá observarse los detalle del block).  No se considera los puentes que se dejan.  Tomar en cuenta el mineral que es producto de los desarrollos y la ejecución de chimeneas en mineral.


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DISEÑO EXPLOTACION RAJOS SLS PUENTE

PUENTE

PUENTE

3.5

9.8

5.0

NIVEL SUPERIOR

2do SUBNIVEL

2.8 3.5

2.8

CHIMENEA

1er SUBNIVEL

3.5

9.8

24 SECCIONES

NIVEL INFERIOR 18.5

18.5 40.0

SECCION LONGITUDINAL

ESCALA 1:500



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3.2 CRITERIO Y SELECCION DE EXPLOSIVOS Y ACCESORIOS La elección del tipo de explosivos forma parte importante del diseño de una voladura y, por consiguiente, de los resultados a obtener.

Los usuarios deben conocer lo siguiente:  Características de la roca.  Propiedades de los explosivos.  La cantidad de roca a arrancar.  El grado de fragmentación . 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global

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3.2.1 CONDICIONES DE LA ROCA A VOLAR Las propiedades geomecánicas del macizo rocoso a volar conforman el grupo de variables más importante, no solo por su influencia directa en los resultados de las voladuras, sino también por su interrelación con otras variables de diseño. Si se clasifican las rocas en cuatro o cinco tipos, los criterios de selección recomendados podrían ser los siguientes:



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ROCAS MASIVAS RESISTENTES En estas formaciones las fracturas y planos de debilidad son muy escasos, por lo que es necesario crear un mayor número de superficies nuevas basándose en la energía de tensión (ET). Los explosivos idóneos se deben caracterizar por una elevada densidad, velocidad de detonación (hidrogeles), emulsiones y una textura gelatinosa.



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EMULSION  Excelente resistencia al agua.

 Alta velocidad de detonación.  Alta potencia trituradora.  Corta vida útil (promedio 6 meses).  Baja sensibilidad.


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TEN MUCHO CUIDADO EN LA PREPARACION DEL CEBO Y EL ATACADO DEL TALADRO ENSAMBLE MASA EXPLOSIVA

FULMINANTE(INTRODUCIRLO SUAVEMENTE) MECHA DE SEGURIDAD

EXPLOSIVO ROMPEDOR (DINAMITA)

EL CEBO SE EMPUJA SUAVEMENTE SIN ATACARLO, EL RESTO DE CARTUCHOS SE ATACAN

EXPLOSIVO INICIADOR (PRIMARIO)

EFECTO DE RETEN

TACO



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ROCAS MUY FISURADAS Los explosivos con una alta ET tienen en esos macizos muy poca influencia sobre la fragmentación final, pues cuando se empieza a desarrollar las grietas radiales, estas se interrumpen rápidamente al ser interceptadas por fracturas preexistentes. Por ello, interesan explosivos que posean una elevada energía de los gases (EB) como ANFO.


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ANFO

Mezcla del nitrato de amonio (NH4NO3) y petróleo n.º 2 (CnHm). Proporción 94% NA + 6% petróleo (balance de oxígeno). 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global


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ROCAS CONFORMADAS EN BLOQUES En los macizos que tienen un espaciamiento grande entre discontinuidades que conforman bloques voluminosos in situ, y en los terrenos donde existen grandes bolos dentro de

matrices

plásticas,

la

fragmentación

está

gobernada

fundamentalmente por la geometría de la voladura y, en menor, grado por las propiedades del explosivo. En estos casos, se aconseja usar explosivos con una relación

equilibrada entre ET/EB, por ejemplo, ANFO y ANFO pesado. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global

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ANFO ALUMINIZADO


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ROCAS POROSAS En este tipo de rocas se produce una gran amortiguación y absorción de la energía, con lo cual se realiza prácticamente todo el trabajo de rotura por la espacios abiertos. Además de seleccionar los explosivos idóneos, que serán aquellos de baja densidad y velocidad de detonación como el ANFO, se

recomienda las siguientes medidas para retener los gases dentro de los barrenos el mayor tiempo posible:



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 Controlar la longitud y material de retacado.  Dimensionar la piedra correctamente.  Cebar en fondo.

 Reducir

la

presión

de

barreno

mediante

el

desacoplamiento de las cargas o adición de materiales inertes (ANFO pesado).


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Taladro con Examon o Solanfo, con cordón detonante axial, de bajo gramaje, amarrado al cebo y sin sobresalir de la boca del taladro e iniciado con detonador (Tracer o Trim Blasting). Taco inerte

Examon

Cebo

Sección del taladro



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ESPACIAMIENTO MEDIO ENTRE FRACTURAS (m)

6,0 HIDROGELES, DE ALTA HIDROGELES, POTENCIA ALAMPO, EMULSIONES, EXPLOSIVOS GELATINOSOS

2,0

0,6

ANFO 0,2

0,06 EXACAVACION DIRECTA O ESCARIFICADO 0,02 0,25

12,5

25,0 50,0 100,0 200,0 RESISTENCIA A LA COMPRENSION (Mpa)

400,0

Figura 12.4. Selección de explosivos en función de las propiedades geomecánicas de los macizos rocosos (Brady y Brown, 1985). 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global

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VOLUMEN DE ROCA A VOLAR Los ritmos de trabajo y volúmenes de excavación a realizar marcan el consumo de explosivos que se utilizarán dentro de las operaciones de arranque.



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En minería subterránea, se puede aconsejar su uso a granel, ya que posibilita la carga mecanizada desde las propias unidades de transporte, se reducen los costes de mano de obra dedicada a dicha operación y se aprovecha mejor el volumen de roca perforado.


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APLICACION DEL SISTEMA Este sistema es muy versátil y su uso está orientado hacia la:  Construcción de galerías, túneles, rampas.

 Explotación de minas.  Voladuras masivas (Sublevel stoping). Este sistema representa una avanzada tecnología, basada en una emulsión bombeable mejorada en relación a los explosivos convencionales (encartuchados y ANFO).  Seguridad en transporte y manipuleo.

 Optimización de plantilla de perforación-voladura.  Optimización de ciclos.  Menores costos globales de fragmentación. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global

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CONDICIONES ATMOSFERICAS Las bajas temperaturas ambientales influyen fuertemente en los explosivos que contienen NG, ya que estos tienden a congelarse a temperaturas inferiores a BOC. Para solventar este problema, se utiliza sustancias como el

nitroglicol, que ocasiona que el punto de congelación pase a 20 ºC.



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Las altas temperaturas también dan lugar a inconvenientes que hacen que el manejo del explosivo sea peligroso, como es el caso de la denominada exudación. Con el desarrollo de los hidrogeles, esos riesgos prácticamente han desaparecido; aunque con el frío, los encartuchados se hacen más insensibles y se precisa una mayor energía de iniciación.


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El ANFO tampoco se ve afectado por las bajas temperaturas si el cebado es eficiente, pero en ambientes calurosos es preciso controlar la evaporación del combustible líquido.



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CRITERIO Y SELECCION DE EXPLOSIVOS Cuando hay presencia de agua, se puede optar por las siguientes alternativas:

 Trabajar con hidrogeles.  Acondicionar el ANFO para evitar que se deteriore.


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Cuando el ANFO se encuentra en un ambiente que le aporta una humedad superior al 10%, se produce una alteración que impide su detonación. Así, cuando los barrenos contengan agua, se procederá de las siguientes formas:



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Si no existe demasiada presencia de agua, el ANFO triturado se encartuchará dentro de fundas de plástico, con lo cual alcanzará densidades próximas a 1,1 g/cm. El cebado deberá

ser axial, de lo contrario, si uno de los cartuchos resulta dañado y su carga alterada, se interrumpirá la detonación dentro de la columna.


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Si la cantidad de agua alojada es mayor y no es practicable el procedimiento anterior, se puede efectuar el desagüe de los barrenos con una bomba e introducir, a continuación, una vaina de plástico de resistencia adecuada, y proceder a la carga del ANFO a granel.



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Si la afluencia de agua en los barrenos impide el desagüe, se puede utilizar explosivos (hidrogeles, explosivos gelatinosos, hidrogeles encartuchados y emulsiones a granel), para

bombearlos y verterlos. En los casos de poca agua o bombeo viable, el ANFO pesado ha abierto unas nuevas expectativas de abaratamiento de las voladuras.


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CRITERIO Y SELECCION DE EXPLOSIVOS Problemas de entorno

Las principales perturbaciones que inciden sobre el área próxima a las voladuras son las vibraciones y onda aérea. Desde el punto de vista del explosivo, aquellos que presentan una elevada ET son los que dan lugar a un mayor nivel de vibraciones. Así, si es factible, será mejor utilizar ANFO que hidrogeles. El seccionado y secuenciado de cargas se puede realizar también con encartuchados y explosivos a granel, a través de diferentes técnicas de iniciación.



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CRITERIO Y SELECCION DE EXPLOSIVOS HUMOS Aunque muchos explosivos están preparados para que tengan un equilibrio de oxígeno que maximice la energía desarrollada y minimice los gases tóxicos de detonación, es inevitable la formación de humos nocivos con un cierto contenido en gases nitrosos y CO.


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Los humos sirven como criterio de elección solo en los trabajos

subterráneos. Es preciso señalar que, más que un problema propio del explosivo, suele ser un problema de insuficiencia de ventilación de las labores. La presencia de fundas de plástico, diámetros de carga inadecuados o iniciaciones ineficientes pueden dar lugar a un elevado volumen de humo.



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Los hidrogeles sensibles al detonador dan generalmente gases con buenas características; por otro lado, con los hidrogeles a granel se debe tomar ciertas precauciones al igual que con el

ANFO, el cual produce una elevada concentración de gases nitrosos. Los explosivos gelatinosos son generalmente buenos, pero no las dinamitas con alto contenido en Na.


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CRITERIO Y SELECCION DE EXPLOSIVOS Condiciones de seguridad Un punto de equilibrio, a veces difícil de lograr en un explosivo, es el binomio sensibilidad-seguridad. Los explosivos gelatinosos tienen una alta sensibilidad; sin embargo, si en la pila de escombros quedan, por algún motivo restos de explosivos (descabezamiento de barrenos, rotura de cordón detonante, etc.), y es necesario el empleo de maquinaria pesada: tractores de orugas o excavadoras, puede producirse la detonación con riesgo para el personal de operación. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global


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Este problema J se ha resuelto con el empleo de los hidrogeles y emulsiones que son insensibles a los golpes, fricciones y estímulos subsónicos, pero poseen un buen grado de eficiencia.


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CRITERIO Y SELECCION DE EXPLOSIVOS Atmósferas explosivas Las excavaciones que se realizan en atmósferas potencialmente inflamables con grisú o polvo, tanto en minas de carbón como en otras explotaciones metálicas e incluso de obra pública, pueden dar lugar a grandes catástrofes si se producen explosiones secundarias.



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Por ello, en esos proyectos es preciso efectuar un estudio de la atmósfera y entorno próximo a la voladura para tomar la decisión sobre la utilización de explosivos de seguridad o inhibidores en el material de retacado.

 En el ambiente puede haber carga eléctrica que probablemente detone con el explosivo.  También puede haber grisú o metano, como en la minas de carbón.


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CRITERIO Y SELECCION DE EXPLOSIVOS Problemas de suministro Por último, hay que tener en cuenta las posibilidades reales de suministro en función a la localización de los trabajos y puntos de abastecimiento de los explosivos y accesorios. Asimismo, si se dispone de polvorines propios, será necesario considerar los tiempos de almacenamiento y las variaciones de las características explosivas de algunos de los productos.



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3.2.2 CLASIFICACION DE EXPLOSIVOS  Son productos químicos que encierran un enorme potencial de energía.  Reaccionan instantáneamente con gran violencia por la acción del fulminante u otro estímulo externo.  Fuerte efecto de impacto que tritura la roca.  Gran volumen de gases que se expande con gran energía y desplaza los fragmentos.  Efectos relacionados con la presión de detonación y la presión de explosión, que definen las características de cada explosivo y su acción en la mecánica de rotura. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global

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LA REACCCION DE LOS EXPLOSIVOS SE BASA EN EL PROCESO DE COMBUSTION



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COMBUSTION NORMAL  Requiere oxidante y combustible.  Genera calor (fuego), humo (gases), cenizas.  Proceso de desarrollo lento (minutos/horas).  Posee temperatura casi constante (baja).  Tiene humos disipantes, sin presión.


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COMBUSTION ACELERADA EN LOS EXPLOSIVOS  Requiere un (incentivador).

oxidante,

combustible,

sensibilizador

 Genera calor y gases (a temperatura y presión muy elevadas).  Proceso demasiado rápido (deflagración).  Presenta detonación instantánea (genera onda de choque).



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EXPLOSIVO


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CLASIFICACION GENERAL  Primarios: fulminantes.  Secundarios: dinamita, emulsiones, ANFO.  Accesorios de voladura: pirotécnicos, explosivos (codón detonante).



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TIPOS  Dinamita.  ANFO.  Hidrogeles.  Emulsiones.  ANFO pesado.


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DINAMITAS  Resistencia al agua.  Potencia trituradora variable, desde baja hasta muy alta.  Larga vida.  Muy buena sensibilidad.



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DINAMITA Dinamitas

Características Gelatinas

Semigelatinas

Densidad (g/cm3)

de 1,38 a 1,48

de 1,10 a 1,18

de 1,10 a 1,05

Velocidad de detonación (m/s), sin confirmar

de 5500 a 6500

de 3800 a 4500

de 3400 a 3600

Potencia por peso, Trauz (%)

de 70 a 79

de 68 a 76

de 65 a 68

Poder rompedor, Hess (mm)

de 22 a 25

de 16 a 20

de 13 a 15

de 166 a 171

de 88 a 107

de 60 a 62

Excelente

Muy buena

Mediana

Presión de detonación (kbar), sin confinar Resistencia al agua


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ANFO  La sensibilidad del ANFO es incrementada mediante un gradual déficit de petróleo, hasta ser sensible a la acción de un detonador n.º 8 cuando se ha alcanzado el 2% (ver figura siguiente).  Al incrementarse su densidad, se produce un aumento de su velocidad y una disminución de su sensibilidad hasta ser insensible a los 1.2 gr./cc. (densidad crítica).



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ANFO  El diámetro de la columna explosiva afecta sensiblemente la velocidad de detonación, la cual se incrementa fuertemente a partir de su diámetro crítico hasta tomar una velocidad

constante más allá de las 12” (ver figura siguiente).  Su resistencia al agua es nula, debido a que el nitrato de amonio es disuelto con facilidad; adicionalmente, se absorbe gran cantidad de calor en su evaporación.


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ANFO  Esta

deficiente

resistencia

interna

puede

obviarse

proporcionándole una adecuada resistencia externa, es decir, se le puede ‘envasar’ en mangas de polietileno para ser usados en taladros con agua.



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ANFO: PROPIEDADES

 Nula resistencia al agua.  Baja velocidad de detonación (variable según diámetro).  Alta potencia expansiva.


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ANFO Anfos

Características Examon V

Examon P

0,85

0,80

0,80

1,00

0,95

0,95

2900 -5000

2800 - 4800

2700-3000


34

30

19

Presión de detonación (kbar), sin confinar

60

50

45

Nula

Nula

Nula

Densidad (g/cm3)


Resistencia al agua



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HIDROGELES  Son nitrato de amonio en solución.  Tiene como combustible petróleo y gomas.

 Sensibilizador al aminas orgánica.


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EMULSIONES  Las emulsiones explosivas son del tipo agua en aceite, y se componen de dos fases líquidas: una continua, básicamente constituida por una mezcla de hidrocarburos, y otra dispersa, que son micro gotas de una solución acuosa de sales oxidantes, que tiene al nitrato de amonio como principal

componente.



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EMULSIONES  Para su fabricación, es importante la elección del agente tenso activo emulsificador y la dispersión ultrafina de la solución acuosa a temperaturas altas. Por su naturaleza aerófoba, se hace necesario emplear microburbujas de aire en microesferas de vidrio, como reguladores de densidad y sensibilidad al iniciador.


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EMULSIONES  El aire contenido en las micro esferas al ser violentamente comprimido (adiabáticamente) por la presión de la onda de choque iniciadora, se inflama, produciendo un efecto denominado de puntos calientes (hot spot), que hace detonar la emulsión (equivaliendo a la nitroglicerina de las dinamitas).



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EMULSIONES  Excelente resistencia al agua.  Alta velocidad de detonación.  Alta potencia trituradora.  Corta vida útil (promedio 6 meses).  Baja sensibilidad.


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EMULSIONES Emulsiones

Características Semexa E

Exagel E

Densidad (g/cm3)

de 1,12 a 1,18

de 1,12 a 1,14

de 1,12 a 1,18


de 4800 a 5000

de 5100 a 5300

de 4800 a 5000


de 22 a 24

de 22 a 34

de 22 a 24

Presión de detonación (kbar), sin confinar

de 86 a 103

de 91 a 102

de 86 a 103

Excelente

Excelente

Excelente

Resistencia al agua



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ANFO DE PESADO

Mezcla de emulsión matriz y ANFO en proporciones variables.


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ANFO PESADO Mezcla de emulsión matriz con ANFO en proporciones variables. EMULSION MATRIZ 0% 10 INCREMENTO DE POTENCIA 20 30 40 50 60 70 80 90 100% NO DETONABLES SIN

ANFO CONVENCIONAL 100% 90 80 70 60 50 40 30 20 10

INCREMENTO DE RESISTENCIA AL AGUA

MEZCLA 19 28 37 46 55 64 73 82 91

MICROESFERAS O GASSING



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3.2.3 CLASIFICACION DE ACCESORIOS Los distribuidores de explosivos tienen una diversidad de accesorios debidamente clasificados. EXSA los clasifica de

acuerdo con sus funciones en el siguiente orden:


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ACCESORIOS  Iniciadores.  Transmisores.  Conectores.



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ACCESORIOS INICIADORES

INICIADORES

CONECTORES DE RETARDO 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global

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INICIADORES  Fulminantes simple.  Detonadores eléctricos.  Detonadores no eléctricos de retardo.



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ACCESORIOS


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FULMINANTE SIMPLE Sistema convencional que se emplea para detonar altos explosivos. No tiene retardo incorporado y se activa con la transmisión de la llama por la pólvora de la mecha de seguridad; tiene potencias números 6 y 8.



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DETONADORES ELECTRICOS (DE RETARDO) Cápsula y carga similar al fulminante. Se activa por leve resistencia al paso de la corriente eléctrica transmitida por

alambres conductores. Posee potencias números 8 y 10, y puede ser de dos tipos:


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DETONADORES ELECTRICOS  Instantáneo, ya que el tiempo de disparo es prácticamente cero segundos.  De retardo, pues el tiempo de disparo varía desde algunas milésimas de segundo (periodo corto) hasta varios segundos (periodos largos).



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DETONADORES NO ELECTRICOS DE RETARDO (SHOCK)  Función similar al eléctrico, se activa con cordón detonante.  Transmite una onda de choque deflagrante hasta detonar.


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DETONADORES NO ELECTRICOS DE RETARDO (SHOCK) Tipos  Instantáneo.  Retardo con periodos cortos (series en ms).  Periodos largos (existen en potencias números 10 y 12 y una serie única de retardo en ms; comprende un detonador, tubo de manguera flexible transmisora HMX+A1 y conectador plástico L). 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global


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TRANSMISORES  Mecha de seguridad.  Mecha rápida (conector).  Cordón detonante.


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MECHA DE SEGURIDAD Es un cordón flexible y se le denomina mecha lenta. Composición  Núcleo de pólvora negra.  Fibras de algodón (recubre el núcleo).  Brea.  Forro de plástico. Combustión  El tiempo es constante y varía en promedio desde 51 a 52 segundos/pie (150 a 200 segundos/metro). Transmite una llama al fulminante simple para hacerlo detonar. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global


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DETONADORES Programables con tiempos desde 1 ms hasta 20 000 ms. Exactitud de +/- 0.1% (0.1 ms) garantía de no dar

sobrelapamiento (overlap). La potencia es igual a un detonador n.º 12. Tiene conectores simples macho y hembra. Cada marca tiene su propio sistema de funcionamiento.


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CORDON DETONANTE Cordón explosivo resistente y flexible con núcleo de pentrita (PETN). Arranca con fulminante y prácticamente explota en forma instantánea en toda su longitud (VOD =7000 m/s). Empleo Se usa principalmente para transmitir la detonación a todos los taladros de una voladura e iniciarlos. También actúa directamente como iniciador de explosivos sensibles.



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RETARDOS CORDON DETONANTE Son accesorios que se aplican para producir un desfase de tiempo en el encendido de taladros que están conectados a una línea troncal de cordón detonante para permitir su salida en secuencia. Los tiempos de retardo se dan en milisegundos. Existen distintas variedades: hueso, dual, MS, etc.


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MECHA RAPIDA CONECTOR Cordón delgado y flexible.

Composición  Masa pirotécnica inflamable (thermita).  Dos alambres (alma y refuerzo).  Forro plástico. Combustión

 Llama abierta a velocidad metro/segundo según su tipo.

constante

entre

10

y 60

Empleo  Se utiliza para encender las guías de los taladros mediante cápsulas conectoras en forma de secuencial manual. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global


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DETONADORES ELECTRICOS La parte principal del sistema es un detonador con retardo electrónico que contiene un microchip de alta tecnología. Es un concepto totalmente nuevo en la iniciación de explosivos si se compara con el sistema pirotécnico tradicional, ya que reemplaza a los elementos químicos susceptibles de dispersión.


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DETONADORES  Contienen un microchip seriado con muchas combinaciones posibles.  Puede identificarse cada detonador independientemente.



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BENEFICIOS PROBADOS  Precisión/exactitud de tiempos.  Reducción significativa en niveles de vibración.

 Capacidad para reducir el daño al macizo rocoso.  Mayor control en la extensión y forma de la pila.  Capacidad para el aumento de mallas de perforación.  Mejoramiento de productividad de equipos de carguío por

control de calidad de fragmentación. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global

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HARDWARE Network tester Sirve para hacer una revisión rápida del circuito. Test a ejecutar  Continuidad.  Polaridad.  Fuga de corriente.



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HARDWARE Scanner SCAN To scan barcodes, aiso to switch SCANNER on. RH Arrow key Change inter shot positive to negative & back. LH Arrow key Change date, time & screen display time & replacingdamaged detonator. ESC Back to scan without making a change. SHIFT Display software version & serial number. F4 View the lig in the Scanner using up & down arrows.

 Equipo que se utiliza para fijar los tiempos de los detonadores.  Sube y baja la información de la voladura del Blast box.

F2 Change inter shot & global delay. F1 Clear memory, set date, time & screen display tme. ENTER Confem changes & delays. Numberd pad Manual enter delay. BS Back space when entering Wrong number.

 Tiene una lectora de rayo láser que sirve para leer el código de barras de los detonadores. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global

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HARDWARE Scanner Fórmula 734 (modelo)  Presenta lista de taladros.  Se puede cambiar el tiempo entre taladros, así como el global delay.  No necesita de un software para trabajar.  Se puede fijar un tiempo fijo de retardo en forma ascendente o descendente. 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global


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HARDWARE Blast box  Brinda energía y la señal a un detonador para que este pueda detonar.  Otorga información a los detonadores proveniente del scanner.  Puede iniciar 2000 detonadores.  Da información al scanner de la voladura anterior. Blast box 200/230 11 Años Capacitando a la Comunidad Minera Global

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