TECNOLOGIA DE EXPLOSIVOS Accesorio de voladura – todo aquello que sirva para iniciar un explosivo Tipos: - Gelatinosos: goma2 (resisten el agua) - Pulverulentos: nitroglicerina (no resisten el agua, al ser polvo se disuelven en ella) - Hidrogeles: 2 componentes que en si mismos no son explosivos pero juntos si - Emulsiones Todos pueden venir en explosivos o a granel. Por otro lado, está el ANFO que contiene nitrato amónico. Tiene mucho oxigeno en su composición por lo que en contacto con el agua sigue siendo explosivo, aunque se enfría un poco. Eso es debido a que contiene suficiente oxigeno como para mantener la combustión por si solo. El 90% de los explosivos que se utilizan son ANFO. Produce más gases que ningún otro. Y cuanto mayor volumen de gases más se introduce en las grietas de las rocas y más fácilmente se rompen éstas. •
MECHA LENTA 120 s/m
•
cordón detonante
detonador
mecha lenta
CORDON DETONANTE retacado
Núcleo de pentrita explosivo a granel
Velocidad de 7000 m/s Resistentes: aguantan tracción, rozamiento y agua
detonador
Inicia explosivos y otros cordones Se usa en precortes y recortes, es decir, en los perfiles finales de la explotación sin electricidad. •
COQUERAS Cuevas dentro de la roca. Debemos tenerlas en cuenta. Si nos encontramos una coquera mientras hacemos el barreno debemos rellenar dicho hueco con tierra y meteremos el cordón detonante.
coquera a
DETONADORES ORDINARIOS Artificios utilizados generalmente para iniciar la detonación de explosivos secundarios. Iniciación Gases más presión alcanza la presión de equilibrio velocidad de combustión
La velocidad de combustión aumenta con la presión y ésta depende de la altitud a la que nos encontremos. Existen, pues, pequeñas diferencias a tener en cuenta en la explosión de una roca a nivel del mar que en la montaña. mecha lenta
operculo
+sensible: 70%nitruro de plomo 30% trinito** lo hace más sensible a la llama base de pentrita
MECHAZO – dobleces en la mecha menos cantidad de pólvora, se apaga CORRIMIENTO – los gases se adelantan y van calentando la mecha, así va más rápido de lo que se esperaba INICIACION - de arriba abajo – energía por arriba - de abajo arriba – mejor, más aprovechable • MULTIPLICADORES Explosivo de alta detonación. Dan más potencia a la reacción. Explota más enérgicamente mejor voladura. Mayor velocidad.
detonador
cordón detonante
•
RELES DE MICRORETARDO
pasta de retardo (ms)
Iniciador que puede detonar por los dos lados
Cordón detonante
EXPLOSION
25ms
25ms
cordón
mecha 3
2
1
50ms
25ms
0
3–5m
llama
llama
angulo obtuso o recto
¡NO!
se calienta pudiendo llegar a cortar la reacción
DETONADORES ELECTRICOS Funcionan igual que los ordinarios. Tiene una base de pentrita correspondiente a un detonador Nº8 con potencia suficiente para iniciar cualquier explosivo, es decir, que produzca un efecto similar a 2mg de fulminato de Hg. Encima de la pentrita tiene que haber algo que inicie la pentrita, un explosivo sensible a la llama. También tiene un opérculo para canalizar las partículas incandescentes que inician la pasta. Pero en vez de mecha lenta, hay un inflamador (muy pequeño) que es un explosivo muy sensible que rodea a una resistencia. Esa resistencia está unida a dos cables, si aplicamos una intensidad de corriente, por efecto Joule se calienta la resistencia. Se calienta durante un tiempo muy pequeño, el suficiente para iniciar el explosivo muy sensible. •
Energía que aporta una intensidad E = Q.t = R.I2.t Q = I2.R Y la pasta primaria inicia lo demás. Con esto podemos decidir cuándo se inicia el explosivo.
En caso de que no explote podemos ir a la voladura, cortocircuitamos de manera que no pase una intensidad por la resistencia, ésta no se caliente y por lo tanto no explote. Entre el inflamador y la pasta primaria hay una pasta de retardo (o retardadora) con una velocidad de combustión más grande de modo que retarda la iniciación y podemos secuenciar la voladura. Los retardos son de milisegundos. Microretardo – pocos milisegundos
Retardo – tardan más •
CARACTERISTICAS del detonador eléctrico -
•
Resistencia de puente – según sea esta resistencia tendremos un detonador u otro. Resistencia total = Rpuente + Rhilos Corriente de encendido – Intensidad tal que introduciéndola en el circuito asegure que se inicien todos los detonadores. Se usa una mayor o igual que la que da el fabricante. Corriente de seguridad – intensidad que introduciéndola en el circuito indefinidamente nunca va a explotar ningún detonador por mucho tiempo que estemos aplicando dicha corriente. Impulso de encendido, S – Impulso que hay que aportar al circuito para que explote. S = E/R = I2.t TIPOS
Dependiendo de las características de la Rpuente, S, Iencendido e Iseguridad. Sensibles: muy poca energía para iniciarse, casi no se usan. Insensible: necesitan más energía para ser iniciado que un sensible Si Q = R.I2 Si R = 1 I (Q=25) = 5 A Si R = 2 I (Q=25) < 5 A Cuanto mayor es la resistencia menos energía hay que introducir en el circuito. Cuanto más le cueste iniciarse, menor es la resistencia de puente. El S de un detonador más sensible es mayor. La corriente de seguridad será menor en los más sensibles. •
CODIGO DE COLORES Insensible – Rosa Muy sensible – Verde más seguro que el otro porque cuesta más iniciarlo
También se pueden clasificar por el tiempo que tardan en salir según la pasta de retardo, la longitud de la misma: Instantáneo – blanco Microretardo – (ms) amarillo Retardo – fracciones de segundo, azul
Como norma general, el fabricante da una clasificación. Periodo 0 1 2 3 4
t (ms) 0 25 50 75 100
Tiempo de salida = 25 ms × Nº periodo ¿Cuál saldrá primero?
2
4
Normalmente empieza la voladura por el lado que menos cueste, el que está más cerca de la cara libre del campo. A no ser que haya infraestructuras cerca en cuyo caso habría que hacerlo de otra manera pero generalmente en las minas de cielo abierto para aprovechar la energía se explota primero la cara libre dejando así espacio libre cuando explote el siguiente. •
Cómo se inicia un detonador eléctrico
Paso de corriente pero por la resistencia que se calienta. Energía durante un tiempo para iniciar el inflamador
La velocidad de la luz es tan grande que no importa en qué sentido vaya la intensidad. Se considera que ambos se inician a la vez. Pero el nº 2 se inicia antes porque tiene menos retardo y el nº 4 se iniciará 50ms después.
2
1
T I2
Tmáx
I1
Tmín Io tmin
tmax
Io = corriente de seguridad. Por mucho tiempo que estemos aplicando esta intensidad la pasta no iniciará. Cualquier corriente mayor que Io iniciará el explosivo. Y cuanto mayor sea la corriente (I1
Dentro de los detonadores de la misma sensibilidad, pueden tener distinto tiempo pues depende de los inflamadores, algunos se iniciarán un poquito antes que otro, incluso teniendo la misma resistencia y la misma pasta, pero es que la pasta siempre será algo diferente. Por eso hay un tmín en el que dentro de la misma sensibilidad, el detonador más sensible de esos se inicia; así como un tmáx La Io no puede iniciar ni siquiera el más sensible dentro de los de la misma sensibilidad. La Io no puede alcanzar Tmín. Cuanto mayor sea la intensidad que metemos, menor será la diferencia de tiempo esta (dentro de la misma sensibilidad) será menor que con una I menor. Es decir, con I2 la diferencia de tiempo es menor que con I1 . Cuando explote, la resistencia se romperá. Entre la iniciación y la detonación hay otro tiempo.
A
B
C
D
tdmin
tdmax
Ic
timin
timax
AB – más sensible CD – menos sensible 1.- inicia la pasta 2.- detona Ic: corriente necesaria Hay que utilizar una corriente elevada. Tiempo de iniciación de un detonador > tiempo de iniciación de otro El tiempo se inicia del que más le cuesta iniciarse, tiene que ser menor que el tiempo de detonación mínimo. 1
2
Antes de que se rompa la resistencia 2, es decir, antes de que detone, todos los demás deben estar iniciados.
Condición para que detone todo: Tiempo de iniciación máximo < Tiempo de detonación minimo Tiempo de persistencia, entre la detonación y la iniciación:
tp = td min – ti min td min tarda menos en explotar ti min tarda menor en iniciarse ti max < td min = tp + ti min tp > ti max – ti min S = E/R = I2·t tp > (Si max – Si min)/I2 Ejemplo: circuito de voladura. Detonadores en serie. Rpuente = 1,2 Ω Rhilo = 0,062 Ω/m Lhilo = 5m/detonador RT = Rpuente×7 + Rhilo×7×5×2 (porque cada detonador tiene 2 hilos) RT = 12,74 Si mido con un ohmetro debe dar 12,7. Si da menos puede ser que haya un cortocircuito o que nos hayamos olvidado de conectar algo. Si el ohmetro me da una resistencia infinita quiere decir que el circuito está abierto o que hay un detonador roto.
línea
ohm metro
Si sale mal: cortocircuitamos en la línea de tiro y miramos si la línea está bien, y luego comprobamos el circuito. EXPLOSOR Fuente de energía del circuito. Explosor de condensador – aporta una energía en un tiempo muy pequeño y no de forma lineal.
La energía aportada por un condensador viene dada
E
por:
ER = C
V02 2
V
ER
−t
V = V0 ⋅ e RC
t Energía de ruptura: V2 ER = C R 2
ER
Energía suministrada al circuito:
E S = E0 − E R = C
V R = V0 ⋅ e
V02 V2 C − C R = (V02 − V R2 ) = C.V02 (1 − e 2 2 2
−2 t R RC
)
−tR RC
Intensidad aportada al circuito: Consideramos que todos los detonadores se han iniciado y tenemos que I = Iruptura = Ies circuito en serie dado por el fabricante Ies: la que nos asegura que todos los detonadores en serie se inician antes del detonador nº 1 t = t ruptura Aportamos al circuito una I y una S. truptura
El impulso de encendido S que apostamos lo llamamos K: K = ∫0
I 2 ⋅ dt ≥ S det
Se tiene que cumplir una condición para que el explosor de suficiente energía. Durante un tiempo hay que aplicar una intensidad mayor que la de S.
t ruptura
K =∫
I ⋅e V I0 = 0 R
0
2 0
−2 t RC
dt
−2 t
V 2 RC ⋅ e dt 0 R2
K =∫
t
En K la R es la resistencia interna En Io la R es la resistencia del circuito −2t V02 K= C (1 − e RC V02 I r2 2R C (1 − 2 ) K = −t 2 R I0 I r = I 0 ⋅ e RC
Vo: voltaje en placas del explosor Ir
I = Ir = Ies Condición cuando se produce la ruptura tr I0 =
K=
V0 R
V02 CV 2 I 2 ⋅ R 2 ⋅ C ⋅ V02 CV02 I r2 ⋅ R ⋅ C R2 C (1 − I r2 2 ) = 0 − r 2 = − ≥S 2R 2R 2R 2 V0 V0 ⋅ 2 R
Hay que tener en cuenta las características del explosor y del detonador C ⋅I r2 ⋅R 2 +2 SR − V02 ⋅C ≤0
características del explosor
•
Resistencia máxima total que se puede usar con el explosor. R: resistencia circuito
características del detonador
EXPLOSORES SECUENCIALES
Cada cierto tiempo descarga una cierta cantidad de energía para que así, si por ejemplo tenemos 18 barrenos y 7 detonadores, del 0 al 7 no repetimos ningún número en ms y así no salen 2 barrenos a la vez. R = n.RD + TC ; RD = RC + RH
ELECTRICIDAD EXTRAÑA
Toda la corriente que pueda introducirse en el circuito y pueda iniciar los detonadores sin que nosotros queramos. -
Debidas a: f.e.m que genera una línea de tensión variable que puede generar una fuerza electromagnética corrientes de centrales: por ejemplo un compresor mal puesto a tierra puede hacer que la E se introduzca en el circuito tormentas – un rayo puede iniciar radiofrecuencias, electricidad estática…
Electricidad, flujo o intensidad introducida en un circuito por una línea de tensión de transporte Si cortamos una línea de transporte se genera un campo magnético variable que depende de la intensidad que circula por la línea. H =
i
H
i 2π r
Si varía el módulo, campo o dirección de sentido del campo, eso puede afectar a un circuito cercano, creando un flujo magnético en éste. Y ese flujo al variar generará una fuerza magnética si el circuito está cerrado. Si está abierto no.
r
I1 I3
I2 I1
r1i
r1’
r1
Por cada uno de los conductores de la línea trifásica, circula una intensidad: I1 = Io. sen wt I2 = Io. sen (wt + 120) I3 = Io. sen (wt -120) f = 50 Hz 1/50 = T
Io
Circuito de voladura paralelo a la línea de transporte. Si circula una intensidad se genera un campo magnético. Sólo crearán campo magnético las líneas que entren perpendicularmente en la espira (o circuito de voladura). Módulo de campo magnético o inducción magnética B = µmedio ⋅ H
μ = permeabilidad del medio µ =
µ medio µ medio = ; μaire = 1 µ aire µ0
La línea 1 generará un campo magnético, la 2 otro, la 3 otro. El flujo creado en la espira será la suma de los tres. I B1 = µ ⋅ µ 0 ⋅ H 1 = µ ⋅ µ 0 ⋅ 1 → ω = 2π f → f = 50Hz 2π r1 B1 = µ ⋅ µ 0 ⋅
I 0 sen ω t 2π r1
B2 = µ ⋅ µ 0 ⋅
I 0 sen ω t 2π r2
B3 = µ ⋅ µ 0 ⋅
I 0 sen ω t 2π r3
x
dS = l.dx
dx
α
l: longitud de línea de espira paralela a los conductores de las líneas de transporte
I1 Si es variable genera un flujo. En el flujo sólo se tiene en cuenta la línea de campo que atraviesa la superficie perpendicularmente. Así que multiplicamos por el coseno del ángulo que forman para considerar solamente las líneas perpendiculares dr α dx
dφ1 = B1 ⋅ dS1
ds = l ⋅ dx ⋅ cos α = l ⋅ d r
dφ1 = µ ⋅ µ 0 ⋅
I 0 ⋅ sen ω t ⋅ l ⋅ dr1 2π r1
dφ 2 = µ ⋅ µ 0 ⋅
I 0 ⋅ sen (ω t + 120) ⋅ l ⋅ dr2 2π r2
dφ 3 = µ ⋅ µ 0 ⋅
I 0 ⋅ sen (ω t − 120) ⋅ l ⋅ dr3 2π r3
φ1 = µ ⋅ µ 0 ⋅
I 0 ⋅ sen ω t I ⋅ sen ω t r' r' ⋅ l ⋅ [ Ln r1 ] r1i = µ ⋅ µ 0 ⋅ 0 ⋅ l ⋅ Ln 2π 2π r1i
I 0 ⋅ sen (ω t + 120) r2' φ2 = µ ⋅ µ0 ⋅ ⋅ l ⋅ Ln 2π r2i
φ3 = µ ⋅ µ 0 ⋅
I 0 ⋅ sen (ω t − 120) r' ⋅ l ⋅ Ln 3 2π r3i 3
φTOTAL = φ1 + φ 2 + φ3 = ∑ φi i =1
I0 ⋅ l r3' r1' r2' φT = µ ⋅ µ 0 ⋅ sen ω t ⋅ Ln + sen( ω t + 120) ⋅ Ln + sen( ω t − 120) ⋅ Ln 2π r2i r3i r1i
Para que haya f.e.m. el flujo debe ser variable, pues la intensidad varía con el tiempo, luego el flujo también.
f .e.m =
− dφ − µ ⋅ µ 0 ⋅ I 0 ⋅ l ⋅ ω = dt 2π
r' r' ⋅ cos ω t ⋅ Ln 1 + cos( ω t + 120) ⋅ Ln 2 + ...etc r1i r2 i
¿Cuándo será mayor la f.e.m? Cuando la Io sea mas grande, mayor amplitud. Cuando más l tenga la espira. Cuanto mayor sea la ω, pero eso es constante.
Cuánto más cerca mas f.e.m
A = µ ⋅ µ0 ⋅
I0 ⋅l ⋅ω r' Ln 2π r
f .e.m. = −A1 ⋅ cos ωt − A2 ⋅ cos (ωt +120 ) − A3 ⋅ cos (ωt −120 ) f .e.m. = A ⋅ cos (ωt +ϕ)
ϕ = desfase Para ωt = 0 ⇒ A ⋅ cos ϕ = −A1 − A2 ⋅ cos (120 ) − A ⋅ cos ( −120 ) = −A1 −
Para
ωt =
π 2
1 1 A2 + A3 2 2
3 3 π ⇒ A ⋅ cos +ϕ = A2 − A3 2 2 2 − A ⋅ sen ϕ =
3 3 A2 − A3 2 2 2
2 3 1 1 3 A 2 ⋅ cos 2 ϕ + A 2 ⋅ sen 2ϕ = − A1 + A2 + A3 + A2 − A3 2 2 2 2
2
2 3 1 1 3 A = − A1 + A2 + A3 + A2 − A3 2 2 2 2
tgϕ =
3 1 ( A3 − A2 ) ⋅ 1 2 − A1 + 2 A2 + 12 A3
Si cos( ω t + ϕ ) = 1 ⇒ ω t + ϕ = 0 ⇒ f .e.m.máx = A → peor de los casos
Para que este fenómeno se dé en la menor medida posible.- poner lo más perpendicular a la línea de transporte, menor sección de la espira etc. FEM INDUCIDA Siempre con detonadores altamente insensibles, más seguros. Habrá que hacer un estudio siempre que la distancia de disparo sea una cierta d según los kV de la línea Derivaciones de corriente. Por ejemplo cerca de una línea de ferrocarril. La ddp será más peligrosa, si supera la intensidad de seguridad de los detonadores...
Si por cojones tenemos que usar detonadores eléctricos, lo mejor que podemos hacer es aislarlos. Detonadores cortocircuitados. Línea de tiro cortocircuitada hasta el tiro. Cortocircuito y mido resistencia para ver si es OK. Alejar cables de elementos metálicos del entorno. Tormenta→ no se hace voladura →se cortocircuita. Se forman mas en verano porque las gotas de agua suben, se rozan, se cargan por electricidad estática. Desde una nube hasta el suelo se pueden generar 500MV de ddp y hasta 100.000 amperios
ELECTRICIDAD ESTATICA Cuando dos cuerpos de diferente naturaleza se rozan. Si la humedad es mayor del 60% no hay peligro de electricidad estática porque la electricidad estática se descarga al ambiente. Una persona puede soportar 20.000 voltios porque la R del cuerpo humano es de 1M/omega y por eso la intensidad que nos circula si la ddp es alta y nuestra R también, es muy pequeña. Recomendación: calzado semiconductor, picas de hierro, solución salina en el suelo, ropa de algodón. Energía acumulada en un condensador:
E=
1 C ⋅V 2 2
Detonador sensible E S = S S × R = 0,8 ×3,2 = 2,56 mJ energia necesaria
para iniciar
Detonador insensible E I = 8 × 3,2 = 25,6mJ
Detonador Altamente insensible E AI = 1100 × 3,2 = 3520 mJ
Hay tres casos en los que puede detonar un detonador cuando lo cogemos: 1.- Si estamos cargados, toda la I pasaría por la R, ésta se calentaría y explotaría. Muy peligrosa.
2.- Cables cortocircuitados, tocando el cable y el detonador en tierra. No toda la E pasaría por R, pero si parte. No es tan peligrosa. 3.- Tocando un cable, el otro al aire. Si hay paso de I y generación de calor. Evitar cargarse con electricidad estática. Precauciones: calzado, ropa Los detonadores deben ir en su envase. Un cartucho es difícil de explotar. Un detonador es fácil. RADIOFRECUENCIA Es difícil pero existe un rango según… Reglamentación:… CALCULO DE DISPARO DETONADORES Explosor: Cu 400 Voltaje entre placas: 3100 voltios Capacidad: 120μF ¿Cuántos detonadores puedo disparar de 2m de longitud de cable sensibles siendo el impulso de encendido 0,003W.s/Ω y la intensidad recomendada de encendido en serie 1,2 Amperios y la Resistencia de puente de 1,6Ω y la resistencia de los hilos 0,065Ω/m?
RT = nº⋅ RD + RL
nº =
cI r2 ⋅ R 2 + 2SR − V 2 C ≤ 0
R=
− 25 ± 452 + 4 ⋅ I r2 ⋅ c.V 2 C 2cI r2
RT RD
RD = RP + RH = 1,73
c = capacidad
Poner todos rojos o todos verdes. Nunca se pueden mezclar cables de distinta sensibilidad. Si conectamos los detonadores en serie el óhmetro deberá marcar tantos ohmios como la suma de las resistencias de los detonadores. Todos los detonadores se inician a la vez porque la velocidad de la luz es tan grande que la diferencia de tiempo entre un detonador y otro es despreciable. Se considera que la electricidad llega al mismo tiempo a todos los detonadores. En las minas de carbón o grisú se van a usar detonadores de cobre porque al explotar no aparecen partículas incandescentes, que en los detonadores de aluminio si. En minas a cielo abierto se puede usar cualquier detonador, aluminio o cobre. Mezclar detonadores eléctricos y no eléctricos no, en una misma voladura. Pero sí puedo iniciar con un eléctrico una voladura de no eléctricos. Detonadores electrónicos – muy precisos. Se conectan coaxialmente y se secuencian desde un ordenador. Y además son inmunes a las corrientes extrañas.
1 25ms
10m
2 50ms
Retacado de 1m
2 50ms
10m 3 75ns
Retacado de tierra para hacer el barreno en dos partes y evitar vibraciones. Saca primero lo de arriba y luego lo de abajo. Si explota lo de arriba y no se inicia lo de abajo, NO explota lo de abajo. Si sale el 1 y el 2; el 2 y el 3 de abajo no se inician. Sacando uno primero y otro después, mitad y mitad. Suponiendo que haya 100kg, si saliera a la vez la vibración sería Si sacamos primero uno y luego, saldrían 50 y luego 50, de modo que la vibración se reduciría a la mitad 1
2
3
4
En el fondo de cada barreno un detonador. Para unir un barreno con el siguiente uso un conector que se une con el detonador y con el siguiente conector.
conector 1
conector
conector
2
3
La diferencia mayor de 8ms es el tiempo que se considera suficiente para que una onda no se solape con otra
8ms Todos los detonadores que salgan de 8ms o más no se solapan. En los no eléctricos se pone 8 o 400 0 500ms, es tan grande porque NO se inician todos a la vez, se inicia el 1, luego el 2 y si explota el 2 y mueve una roca y rompe el conector del 3, el 3 no se inicia. Aunque la mecha lenta tiene una velocidad de 2000m/s, luego en 2 metros será despreciable.
U I −U R = U T
1
σI σR σT − = ρ1 ⋅ c1 ρ1 ⋅ c1 ρ2 ⋅ c2 µ=
ρ1 ⋅ c1 ρ2 ⋅ c2
σR 1− µ = σI 1 + µ σT 2 = σ I µ +1
µ =1
I
2
σ = ρ ⋅c ⋅m σ I + σ 2 = σT U I = U 2 +UT
ONDA DE TENSION Onda plana que alcanza la frontera entre dos materiales de diferentes propiedades físicas, se pueden producir REFLEXIONES y REFRACCIONES: - 2 ondas longitudinales (compresión o tracción) R - 2 ondas transversales (cizalladura) T Ley de Shell
sen
α β η ξ = sen = sen = sen C Pt C SI CP2 C SI
CP: velocidad de propagación de las ondas longitudinales CS: velocidad “ “ “ “ “ transversales Si la incidencia es normal a la interfase de los medios solo se produce una onda reflejada y una onda transmitida. Por conservación del impulso: σ ρ σ: tensión en la dirección de propagación de la onda c: velocidad de propagación de la onda =
⋅c ⋅m
Si μ=1 la onda sigue, no se refleja Si μ→∞ ρ1c1>>ρ2c2 los dos medios son muy diferentes. Ej: ρ1tierra>> ρ2aire Entonces, σ R 1− µ − ∞ = = = −1 σ I 1+ µ + ∞
σI y σR tienen signo opuesto
σT 2 2 = = =0 σ I µ +1 ∞
Si los medios son distintos la onda se refleja, no hay transmitida. ROTURA DE LA ROCA σZ: axial
σR: radial
σϑ: tangencial σϑ decrece más rápido que las otras dos llegando a hacerse negativo, eso quiere decir que si era de compresión se convierte en tracción. Y este fenómeno deberemos tenerlo en cuenta. 1
2
¼
ondas de compresión
Cuando llegan al medio 2, se reflejan en tracción, y la tracción rompe mejor la roca.
Cuando σϑ supere la resistencia a tracción de la roca se empiezan a formar grietas radiales. ZONAS 1) Estado tensional de compresión: deformación elastoplástica (cede sin fisuración) 2) Estado de cizalladura: grietas por aumento de las preexistentes. 3) Estado de tracción: grietas radiales Estas se propagan hacia fuera y hacia el barreno debido a que la tensión tangencial es de tracción. Al principio el número de grietas es elevado. Posteriormente se produce la relajación de las tensiones y sólo crecen las más grandes (entre 5 y 7) Cuando la onda de compresión alcanza la cara libre de la roca se refleja con intensidad igual prácticamente a la incidente como onda de tracción. Normalmente no hay descostramiento pues al alcanzar la cara libre la tensión está por debajo de la resistencia a tracción de la roca. u = k ⋅ ϑ α ⋅ R −β
k: característica del terreno ϑ: carga del barreno R: distancia del barreno du dω = K
1
α
k ⋅ dQ α ⋅ R −β = k
1
α
= dQ ⋅ R
α, β: coeficientes de una regresión
−β
α
r xr
x0 r0
L
P(ro,xo) R
dx
X
densidad lineal de carga l=
kg m
Q =l⋅x dQ = l ⋅ dx R = r02 + ( x − x 0 ) 2 dω =
(
l ⋅ dx r02 + ( x − x 0 ) 2
)
β α
Normalmente el coeficiente que afecta a la distancia es 2 veces el coeficiente que afecta a la carga.
β = 2α → ω = α
l r0
x + L − x0 x − xr arctg r + arctg 0 r0 r0
l x + L − x0 x −x u = k ⋅ ⋅ arctg r + arctg 0 r r0 r0 r0
α
en rad
l: densidad lineal de carga: Kg./m L: longitud Para k = 0,7 y α = 0,7
l=5 r0=3 xr=3 L=10 x0=3
u=1,19 rad
EJEMPLO: Secuenciación con detonadores no eléctricos Conectores de superficie: 25ms y 42ms Detonador del nº20 500ms Sin que se repita ninguno LOS CONECTORES DE SUPERFICIE SE USAN SOLO SI USAMOS DETONADORES DEL MISMO NUMERO
626
584
7 126
500
542
5
3
84
42
1 0
525
550
2
4
25
50
575 6 75
Si los detonadores tienen distinto retardo se conectan con cordón detonante y no con conectores de superficie. EJEMPLO: CS: 17ms D: nº20 cara libre
17
34
51
68
119
85
102
136
153
170
187
204
221
238
14 x 25 = 350 Cuando al primero le quedan 150 para explotar, el último ya está iniciado
ω0 = a1 ⋅ B 2 + a 2 ⋅ B 3 + a3 ⋅ B 4 h = 0,3 ⋅ B → ω 0 = ω a
B
ω0 = carga concentrada ωa = carga alargada
h=B
l = densidad lineal de carga (Kg. de explosivo / metro lineal de barreno) ω0 = ωa = 0,3.B.l h > 0,3 ⋅ B → ω0 < ωa h = B → ω0 = 0,6 ⋅ ωa
Se consideró que ya no era recomendable alarga mas que h = B el barreno porque disminuía el porcentaje… Entonces, se usa sobreperforación. SOBREPERFORACION Todo lo que se perfora por debajo del banco Una carga alargada sobreperforada 0,3.B produce lo mismo que una carga concentrada en un punto.
B
Longitud de carga: h=B 0,3.B = Sp
LC = h + S P = B + 0,3 ⋅ B = 1,3 ⋅ B
Carga concentrada equivalente a 0,3.B= SP +ω0 de B ω0 = 0,6 ⋅ ω a1 + ω a 2 ω0 = 0,6 ⋅ B ⋅ l + 0,3 ⋅ B ⋅ l = 0,9 ⋅ B ⋅ l
lb = densidad lineal de carga en el fondo del barreno ω0 = 0,9 ⋅ B ⋅ lb = a1 ⋅ B 2 + a 2 ⋅ B 3 + a3 ⋅ B 4 lb =
a1 ⋅ B 2 + a 2 ⋅ B 3 + a3 ⋅ B 4 = 1,11 ⋅ ( a1 ⋅ B + a 2 ⋅ B 2 + a3 ⋅ B 3 ) ⇒ ωb = 1,3 ⋅ B ⋅ l b 0,9 ⋅ B
ωb = 1,44 ⋅ ( a1 ⋅ B 2 + a 2 ⋅ B 3 + a3 ⋅ B 4 )
a1, a2, a3: coeficientes experimentales a1 = 0,07 Kg./m2 a2 = c Kg./m3 = consumo especifico (Kg.explosivo/m3 de piedra volada) a3 = 0,004 Kg./m4 ω0 cizallar el fondo del barreno y además arrancar hasta una altura B B
h=B ω0 ω0 = 1,3 ⋅ B ⇒ h = 2 B
Si lo que perforo es mayor que 2B efecto menor efecto de volumen densidad de carga de columna:
B
l C = 0,4 ⋅ l b
h>2B 2B 0,3.B = Sp
Para arrancar lo de arriba necesito un 40% menos que lo de antes, que está sujeta a tierra.
FACTORES DE CORRECCION •
Grado de fijación
135º Todo lo que hagamos para facilitar que se forme el ángulo de 135º va a hacer que sea más fácil romper la roca porque ese es el ángulo de rotura natural de la roca. 3/1 2/1 cuesta 15% romper la roca
α SP = 0,3.B
f =
3 3 + tg α
lb = 1,11 ⋅ ( a1 ⋅ B + a 2 ⋅ B 2 + a3 ⋅ B 3 ) ⋅ f
•
Potencia del explosivo Si utilizo un explosivo más potente, necesitaré menos densidad de carga, lb
LFB: dinamita sueca Sb = potencia explosivo V = volumen de gases que usa la goma que estamos usando lb = 1,11 ⋅ ( a1 ⋅ B + a2 ⋅ B 2 + a3 ⋅ B 3 ) ⋅ f ⋅
S=
1 Sb
V0 = volumen de gases de goma sueca
5 Q 1 V ⋅ + ⋅ 6 Q0 b V0
S LFB = 0,84
q =
S ANFO =
S LFB 0,84
consumo específico q =
E
B
ωb V
V = B2.H R = retacado R = 0,44 .B H =1,44 .B = B + R =1,44 .B
H α
retacado carga carga alargada carga sobreperforada SP = 0,3.B
V = 1,44.B 3
1,44.( a1 B 2 + a 2 B 3 + a 3 B 4 ) q= 1,44.B 3 a a q = 1 + a2 + a3 B → a2 = c → q − c = 1 + a3 B B B
c = factor de roca al desplazar el centro de gravedad •
Grado de cooperación entre barrenos Si se disparan varios barrenos, el primer barreno produce un cierto agrietamiento que hace que al segundo barreno le cueste menos arrancar la roca 20% menos de energía en el fondo
Grado de cooperación entre barrenos = 0.8 x (E/B) Los espaciamientos más óptimos están entre 1,2 y 1,4m de la piedra E = (1,2 −1,4) B = −0,2.B
(
)
l b =1,11 . a1 B + a 2 B 2 + a 3 B 3 . f .
1 E ⋅ (0.8 ) Sb B
