Mallas en Mineria Superficial y Subterranea

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS- CHOTA

2013

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TRABAJO DE: voladura de rocas ING:

Farfán Morales, Wilmer

ALUMNO:

Núñez Bustamante, José vilmer

CICLO:

IX

1 ING DE MINAS

VOLADURA DE ROCAS


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DI SEÑO DE M AL L A DE PERFORACI PERFORACI ON EN VOLA DURA SUBTERRÁ SUBTERRÁNEA NEA

PERFORACION La perforación perforación es la la primera primera operación en la preparación de una voladura. Su propósito es el de abrir en la roca huecos cilíndricos, denominados taladros, para efectuar por medio medio de explosivos las excavaciones necesarias para la la explotación, ubicando el explosivo en lugares apropiados a fin fin de que con el mínimo de explosivo se pueda arrancar o volar la máxima cantidad de roca o mineral. mineral. Para ello estudiamos estudiamos todas las propiedades de la roca y del explosivo para el diseño de malla de una serie de taladros, de modo que nos permita usar relativamente poco explosivo explosivo para poder poder romper romper un gran volumen. volumen.

Diseño de Malla de Perforación. Es el esquema que indica la distribución de los taladros con detalle de distancias, cargas de explosivo y secuencia de encendido a aplicarse.

Paramentos De Roca. Son determinantes como variables incontrolables, los cuales tenemos: Las propiedades físicas, (densidad, dureza, tenacidad, porosidad) Las Propiedades elásticas o de resistencia (resistencia a la compresión, tensión, fricción interna, cohesión). Condición geológica (textura, presencia de agua).

Parámetros De Explosivo. Son variables controlables como las propiedades físicas o químicas (densidad, velocidad de detonación, presión de detonación, energía del explosivo, sensibilidad, volumen de gases)

Parámetros de Carga. Son también variables controlables en el momento del diseño de la malla de perforación y voladura, (diámetro del taladro, longitud del talado, confinamiento, acoplamiento, densidad de carga, longitud de carga).

Nueva teoría para calcular el burden Es un nuevo modelo matemático para diseñar mallas de perforación y voladura, calculando el área de influencia por taladro y fue desarrollada de la siguiente manera:

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Este método de diseño nace de la siguiente Figura.

Dónde: La zona 1; es el diámetro del taladro, la zona 2 es la zona pulverizada por el explosivo y la zona 3 es el área de influencia del taladro después de una vo ladura. En este caso la nueva teoría calcula el espesor fracturado por el explosivo y que luego se demostrara el burden. Esta teoría es realizada con los criterios de resistencia de materiales, mecánica de rocas y parámetros del explosivo y perforación. En la malla de perforación, el burden de arranque es el más crítico, porque es la base de la voladura subterránea. Entonces se calculara una constante para el factor de seguridad del burden de arranque mediante pruebas de campo. Los burden de ayuda, sub ayuda, contorno y tajeo son correlativamente crecientes al burden de arranque, por consiguiente el factor de seguridad de cada uno de estos burden es correlativamente decreciente al factor de seguridad del arranque.

APLICACIÓN DEL DISEÑO DE MALLAS DE PERFORACIÓN Y VOLADURA SUBTERRÁNEA. Para el diseño de mallas de perforación y voladura, se utiliza el modelo matemático para calcular el burden, la perforación se realizó con equipo Jumbo en el Cx 595, Nv 260 y Jacklegs Aplicación en el Cx 595. La ejecución de Cx, la perforación se realizó con Jumbo electro hidráulico de 1 brazo, la voladura con exeles de periodo largo que serán usados para una sección de 4.0m x 4.0m y

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un avance máx. De 3.73m. Por disparo, que se determina mediante un análisis de diseño de mallas de perforación y voladura. Los datos de campo usados son: 1. Diámetro de broca de 45mm. 2. Longitud de barra de 14 pies. 3. Eficiencia de perforación de 92 %. 4. Eficiencia de voladura de 95%.

5. Explosivos: Emulnor 5000 de 1 ½” x 16”, utilizado para los arranques y ayudas más el encebado.

6. Explosivos: Emulnor 3000 de 1 ½” x 12”, utilizado como carga de columna para los demás taladros de producción. 7. Exeles de perido largo, de 4,2 m de longitud, según el requerimiento que se analizara para la voladura 8. Pentacord 5P de 60 pies para realizar los amarres con exel y fulminante.

9. Guías de seguridad de 7’ (por 2 unidades) 10. fulminante Nro. 08 (2 unidades) 11. Tipo de roca; Caliza salificada (dura) 12. R.Q.D. de 98,5 % 13. Resistencia de la roca de 1059.15 Kg/cm2, Determinado por ensayo no destructivo( Martillo de Smith) 14. Densidad de roca de 3.0 TM/ Kg/cm3

APLICANDO EL MODELO MATEMÁTICO PASO 1: se procede a calcular los resultado teóricos para diseñar la malla de perforación, primeramente se calcula el burden de arranque, en el siguiente cuadro se muestra los datos de campo y resultados para el diseño.

PASO 2: Con los datos y resultados se procede a diseñar la malla de perforación con las áreas de influencia del taladro.

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Diseño de malla de perforación y voladura por áreas de influencia del taladro.

PASO 3: Con el diseño de áreas de influencia se determina la malla de perforación y se rotula las distancias de burden, espaciamiento y numero de taladros.

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PASO 4: antes de pintar la malla de perforación se realiza el respectivo marcado de gradiente y punto de dirección.

Esquema de pintado de la gradiente y punto de dirección

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PASO 5: Para la selección de los exeles que exsa provee a la mina vinchos, unidad de volcan se usa las siguientes tablas: Accesosrios de voladura

Para la selección de las series de exeles, se usara la longitud del taladro perforado que es igual a 3.93m. Para un tipo de roca dura y en función de la tabla de voladura subterránea, que esta expresado en milisegundos (MS).

Selección de retardos de voladura.

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Para una tipo de roca dura el retardo mínimo calculado por cada salida de disparo es igual a 236 milisegundos (MS), pero como no se cuenta con este retardo calculado se va a elegir el retardo más próximo a 236MS que es 250MS por disparo de una fila de taladro de la malla de voladura.

Con esta selección de exeles se obtendrá una eficiencia de disparo de 95 % y un avance de 3.73metros por disparo.

PASO 6: Con los exeles seleccionados se obtendrá una fragmentación de 95% de material roto pasante por una malla de 40cm x 40cm. Usando el método de análisis granulométrico de Kuz-Ram.

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Los trabajos perforación dependen de un diseño de malla adecuado:

Diseño de malla de perforación y Voladura en Comuni 21

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En el cuadro se muestra ya los burdens calculados con los datos ingresados a la ecuación, para el diseño de malla de perforación, se realizara por el método grafico utilizando las áreas de influencia ya calculadas como son el burden de arranque, ayuda, subayuda, contorno y tajeo. El primer paso a seguir en este diseño gráfico es, dibujar la galería y ubicar el centro de la sección, luego ubicar el taladro de alivio en medio, para poder rodearlo con los taladros de arranque, ayuda, subayuda, y contorno. Como estas áreas formaron una pequeña chimenea se le rodeara con taladros de tajeo para poder completar el diseño de la malla de perforación.

Diseño de malla de perforación realizado por áreas de influencia por taladro

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PARTES DE UNA MALLA DE PERFORACION •CORTE O CUELE •AYUDAS •CUADRADORES •ALZAS •ARRASTRES

PERFORACIÓN EN MALLA MARCADA a. ¿Qué es una malla de perforación? Son líneas de pintura cuadriculadas ya pre calculada, que se marca en un frente para guiar al perforista - Jumbero e implementar una malla diseñada para hacer una perforación de calidad. También a fin de poderse distribuir bien los taladros simétricamente a las dimensiones de burden y espaciamiento calculadas, para su correcto carguío de explosivo solamente el necesario. Cada tipo de roca tiene sus tipos de malla estandarizada con la cual se puede hacer el desing de la malla, todas las mallas siempre en el techo tienen taladros para que la labor tenga acabado arqueado para un mejor control del terreno.

b. Pasos para marcar una malla de perforación. Los topógrafos deben darnos una línea de dirección y la línea de gradiente. Esas líneas de rumbo y de piso nos permiten avanzar una labor de una sola cara libre, de forma recta y de la dimensión correctas.

c. ¿Cómo marcar línea de dirección y gradiente?. Se necesita de cuatro tramos de cordel de 4m cada uno Dos se colocan en el techo y dos en las paredes cruzando la galería de la izquierda a la derecha.

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Se necesita visualizar la alienación de las dos pitas del techo con la ayuda de la lámpara para proyectar la línea al centro del frente y pintar. Pintado la línea de dirección (verticalmente) y la línea de gradiente (horizontalmente) entonces está lista el frente para el pintado de la malla de perforación. En la intersección de la línea dirección y línea gradiente, utilizaremos como punto centro para la ubicación del arranque si bien es cierto está pegada al piso, los motivos son muy racionales, se trata de ubicar el corte lo más cerca posible al arrastre ya que con ello no afectaremos con ondas compresivas al techo y romperemos el efecto negativo de la gravedad. Luego cruzar los dos cordeles de lado a lado, con la vista hacia el frente y a un metro del piso (puntos de gradiente), de igual forma alinear las dos pitas horizontales, con la ayuda de la lámpara proyectar puntos que coinciden en él frente a ambos lados.

UBICACIÓN DE LOS TALADROS EN UNA MALLA

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Para el l diseño de la malla de perforación se debe considerar aspectos tales como:          

Sección y forma de la labor. Volumen de roca a remover. Profundidad y Diámetro de los tiros (en función del equ ipo de perforación). Calidad de la roca y estructuras geológicas presentes. Fragmentación de la roca. Explosivos. Control de daño. Seguridad en la Operación. Secuencia de Iniciación de los tiros. Creación de Cara Libre.

CÁLCULOS COLATERALES AL ARRANQUE a. NÚMERO DE TALADROS: Fórmula empírica:

10√S dónde: S

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= área de la sección VOLADURA DE ROCAS


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Fórmula práctica:

Nt = P/E + KxS donde: Nt

= número de taladros

P

= perímetro de la sección en m = √(Sx4)

E = distancia entre los taladros de la sección po r m2 0.40-0.55 para roca dura, tenaz 0.60-0.65 para roca intermedia, semi dura 0.70-0.75 para roca blanda, frágil

K = dimensión de la sección en m2 – coeficientes: 2.0-2.5 para roca dura 1.5-1.7 para roca intermedia, semi dura 1.0-1.2 para roca blanda S = área de la sección

b. Burden (B) También denominada piedra, bordo o línea de menor resistencia a la cara libre.

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Es la distancia desde el pie o eje del taladro a la cara libre perpendicular más cercana. También la distancia entre filas de taladros en una voladura. Se considera el parámetro más determinante de la voladura. Depende básicamente del diámetro de perforación, de las propiedades de la roca, altura de banco y las especificaciones del explosivo a emplear. Para un cálculo más rápido de las voladuras de túnel con cortes de taladros paralelos de cuatro secciones se puede aplicar la siguiente regla práctica: Una regla práctica para determinar el número de secciones es que la longitud del lado de la última sección B sea igual o mayor que la raiz cuadrada del avance.

SECCIÓN DEL CORTE Primera Segunda Tercera Cuarta

VALOR DEBURDEN B1 = 1,5 x D2 B2 = B1 x √ 2 B3 = 1,5 x B2 x √ 2 B4 = 1,5 x B3 x √ 2

LADO DE LA SECCION B1 x √ 2 1,5 x B2 x √ 2 1,5 x B3 x √ 2 1,5 x B4 x √ 2

c. Profundidad de los taladros En el corte de cuatro secciones, la profundidad de los taladros puede estimarse con la siguiente expresión: L = 0,15 + (34,1 x Ø 2)- (39,4 x (Ø 2)2) Dónde: L: longitud de taladro, en m. Ø2: diámetro del taladro de alivio, en mm. Cuando se utilizan varios taladros vacíos, la ecuació n sigue válida haciendo

Ø2 = Ø1 √(N° tal.) Dónde: Ø2: diámetro de los taladros vacíos, en m. N° tal. : Número de taladros.

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Ø1: diámetro de taladros de producción, en m.

ESQUEMA GEOMETRICO DE ARRANQUE

   

Carga de fondo = L/3, donde L = longitud del taladro (para las alzas: L/6). Burden (B) no mayor de (L – 0,40)/2. Espaciamiento (E) = 1,1 x B hasta 1,2 x B (en los cuadradores). Longitud del taco (T) = 0,5 x B, (en arrastres 0,2 x B).

d. Distribución de la carga por taladros. Normalmente la longitud de la columna explosiva varía de 1/2 a 2/3 de la longitud total del taladro (1,20 a 1,60 m en este caso), con la carga concentrada al fondo.

Para asegurar el corte de arranque es recomendable cargar los taladros de arranque 1,3 a 1,6 veces el promedio calculado, las ayudas 1,1 vez y disminuir proporcionalmente la carga en el resto de taladros.

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ERRORES PERFORACIÓN

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M AL L AS DE PERFORACI ÓN EN M I NERÍA SUPERFI CI AL

INTRODUCCIÓN En la malla de taladros de producción de una operación minera superficial, la sobre perforación es parte del taladro de perforación y su uso es necesario para evitar o reducir al mínimo los pisos altos en los frentes de avance de los bancos y para mejorar el rendimiento del equipo de excavación, facilitando la operación segura y eficiente del cargador y del transportador. Todo taladro de producción lleva en el fondo como sobre perforación, entre 8 a 12% de su altura neta de rotura o altura de banco. No obstante, la sobre perforación incrementa los costos de perforación y voladura debido a la mayor longitud perforada y explosivo adicional requerido, produce alta vibración sísmica por mayor carga explosiva detonada, desestabiliza las bermas y el Talud general y se genera pérdida de eficiencia en el equipo de perforación porque requiere

mayor tiempo de perforación para atravesar la altura perturbada “J” del banco inferior.

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OBJETIVO Eliminar la sobre perforación del taladro de producción y del explosivo que ella lleva. Esto resultará en menor costo de perforación y voladura, originando, además, otros beneficios como: Eliminación de pisos altos en los frentes de avance del banco. Incremento de la estabilidad de taludes de pro greso y del talud final por disminución de la perturbación del frente de avance y de la intensidad de vibración del disparo. Eliminación de la fractura miento de la cresta y piso del banco inferior, incrementando el rendimiento del equipo de perforación. Disminución de ruido, polvo y vibraciones en el á rea. Mejoramiento de la fragmentación del material disparado.

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Malla Es la forma en la que se distribuyen los taladros de una voladura, considerando básicamente a la relación del bordo y espaciamiento y su directa vinculación con la profundidad

Distintas mallas de perforación

Las características de las mallas de perforación de producción son las siguientes: Sistema tradicional de disparo en la cantera

Atocongo: Malla de 5 x 5.50 m sin cámara de aire, con sobre perforación de 2 y 11 m de carga explosiva para taladros de 6 ¾ pulgadas. De diámetro. Factor de potencia 0.22 kg/tm. Sistema en prueba: Malla de 5 x 5.50 m, 2 m de sobre perforación cámara de aire de 1 m en la base del taladro. Taladro de 6 ¾ pulg de diámetro y factor de potencia 0.18 kg/tm. Sistema en prueba: Malla de 5 x 5.50 m, 2 m de sobre perforación cámara de aire de 1 m en la base del taladro. Taladro de 6 ¾ pulg. De diámetro y factor de potencia 0.18 kg/tm. El diseño del taladro con cámara de aire se inició con el cálculo del RMR (característica geomecánica de la masa rocosa), que permitió clasificar las áreas en caliza blanda, media y dura. Se calculó las constantes de la roca en forma directa e indirecta. La tabla Nº 1 presenta los detalles y la tabla Nº 2 muestra los estándares de perforación y voladura para la caliza Atocongo.

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Apoyo a la investigación geológica. Según los primeros estudios geológicos (escalas 1/10.000 a 1/2.500) y con apoyo de la cartografía inicial, se diseña la malla de sondeos de investigación, definiendo sus dimensiones y su orientación. Las direcciones principales de la malla no tienen por qué coincidir con la dirección de la meridiana ni con ninguna otra orientación preestablecida, sino que vendrán condicionadas por la naturaleza del yacimiento. Se elige un punto inicial, que será una de las esquinas de la malla, y se calculan a partir de él las coordenadas de todas las intersecciones de la malla, donde irán ubicados los sondeos. Normalmente se comienza con mallas amplias, que luego se van cerrando a medida que se conocen los primeros resultados de los sondeos.

CALCULO COMPUTARIZADO VOLADURA

DE

LAS

MALLAS

DE

PERFORACION

Y

En la revisión de programas para el diseño de las mallas de perforación y voladura tal como el JK Simblast se ha podido determinar que en el diseño de las mallas no se utiliza el criterio de la potencia relativa por volumen (RBS), solamente se realiza un análisis de la distribución de la energía en los taladros, por lo que se propone un programa sencillo y versátil para el cálculo computarizado.

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Algoritmo y diagrama de flujo del programa Para el desarrollo del programa se tiene en cue nta el algoritmo que es similar a la figura.

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