“PERFORACIÓN Y VOLADURA APLICADA A LA MINERIA A CIELO ABIERTO”
Expositor Ing. Lennart Guillen Núñez
Ubicación de la Mina Toquepala América del Sur a Puno
Suches Pozos n
a ArequipaMoquegua
Toquepala Quebrada Honda
Fundición Refinería Muelle
Il o
Coquina
Ite
a Tacna a Tacna
Foto panorámica: Mina Toquepala
carreteras públicas ferrocarril túneles línea eléctrica línea de agua relaves carretera SPL
TEMARIO • Capítulo I: Definición, Propiedades de los Explosivos Industriales y Sistemas de Iniciación.
• Capítulo II: Manejo de Explosivos en Mina a Cielo Abierto
• Capítulo III: Medidas de Seguridad en el Manejo de Explosivos
.
• Capítulo IV: Caso Post Voladura de Disparo en Mina Toquepala
Capítulo I: Definición, Propiedades y Tipos de los Explosivos Industriales y Sistemas de Iniciación.
PERFORACIÓN
Definiciones
A la perforación se puede definir como la combinación de las siguientes acciones:
Percusión: Son los impactos producidos por los golpes del pistón, los que originan ondas de choque que se transmiten a la broca. Rotación: Es aquella que hace girar la broca para que los impactos sobre la roca se produzcan en distintas posiciones. Empuje: Es la fuerza necesaria para mantener en contacto la broca con la roca. Barrido: El fluido del barrido permite extraer el detrito del fondo de Perforación. Y tiene como finalidad de abrir unos huecos en los cuales serán introducidos una serie de cargas explosivas y sus accesorios iniciadores.
VOLADURA Es la primera etapa de conminución del material in situ, siendo de vital importancia aprovechar al máximo la energía química del explosivo, para así obtener una fragmentación adecuada con el menor costo; elevándose la productividad en las labores de carguío, acarreo y chancado, dando como resultado un mejor Costo Global de Minado.
Objetivo de la Voladura • Destruir la estructura in situ de un macizo rocoso de manera que un equipo mecánico pueda excavar eficientemente los fragmentos.
• Lograr lo que indica el párrafo anterior minimizando el daño en la roca adyacente.
Explosivos Los explosivos son una mezcla de sustancias: Una combustible y otra oxidante, que al ser iniciadas dan lugar a una reacción exotérmica altamente rápida generando productos gaseosos a alta temperatura, los que ocuparan un volumen mucho mayor.
Propiedades de los explosivos Las propiedades básicas de un explosivo son: 1 2. 3. 4. 5 6.
Densidad Resistencia al agua Sensibilidad Estabilidad química Balance de oxígeno Generación de gases
Tipos de Explosivos Industriales Los explosivos están hechos de oxidantes y combustibles en una mezcla estable. Dándoles un estímulo suficiente, se descomponen violentamente liberando una gran cantidad de energía que llega a ser útil para quebrar la roca. En la mayoría de los explosivos comerciales, los oxidantes son principalmente nitratos, siendo el NITRATO DE AMONIO el material básico de fabricación.
NITRATO DE AMONIO El nitrato amónico se obtiene por neutralización de ácido Nítrico con Amoniaco tras la evaporación del agua:
NH3 + HNO3 -> NH4NO3
•
•
Aplicaciones El nitrato amónico se utiliza sobre todo como fertilizante de larga duración, debido a su buen contenido en nitrógeno. El nitrato es aprovechado directamente por las plantas mientras que el amonio es oxidado por los microorganismos presentes en el suelo. El nitrato de amonio se emplea además como un explosivo al ser mezclado con petróleo, ésta mezcla se llama ANFO (ammonium nitrate – fuel oil). En la práctica este producto se fabrica con 94% de nitrato de amonio y 6% de combustible Diesel.
ANFO +
94% Nitrato de Amonio Prill
ANFO
+
3% ACEITE USADO 3 % de diesel
EMULSION Es una mezcla de dos líquidos inmiscibles unidos por un Emulsificante. Los Líquidos Inmiscibles son: • •
Combustible o Petróleo (Fase Combustible o Fase Continua), y Líquido Oxidante (Fase Oxidante o Fase Discontinua)
ANFO PESADO Emulsión
ANFO +
ANFO PESADO
Tipos de Explosivos Industriales Iniciadores y rompedores: Productos a base de Pentrita (PETN) y TNT, mezcla que se denomina Pentolita.
Tipos : •
Iniciadores cilíndricos regulares
•
Rompedores cónicos Propiedades principales:
• Alta Velocidad de Detonación (sobre 7000 m/s).
• Mayor resistencia al fuego, impacto y fricción • Efecto direccional, en el caso de los rompedores. Usos principales: Iniciadores de explosivos en perforaciones de gran diámetro. Reducción de bolones en labores abiertas y subterráneas.
Cordón Detonante
El cordón detonante es un accesorio de voladura compuesto por un núcleo fino y compacto de un explosivo conocido como pentrita o P.E.T.N., recubierto por un tejido de fibra, que a su vez esta
Sistemas de Iniciación • • • •
Mechas de seguridad Detonador a mecha Sistema no eléctricos Cordones detonantes
Capítulo II: Manejo de Explosivos en Mina a Cielo Abierto
Criterios de selección de explosivos La selección de un explosivo dependerá de una serie de condiciones que es preciso tomar en cuenta: •
•
Características de la roca – Rocas masivas fisuradas – Rocas muy fisuradas – Rocas conformadas en bloques – Rocas porosas
•
Humos
•
Condiciones atmosféricas
•
Problemas de entorno
•
Precio del explosivo
•
Problemas de suministro
Diámetro de carga
•
Volumen de roca a tronar
•
Condiciones de seguridad
•
Presencia de agua
Voladura en Cielo Abierto Diseño de la Voladura Refinamiento del Diseño
Preparación del Banco
Cuantificación del Resultado
Distribución del diseño de Malla
Excavación
Perforación Carga de la Voladura
Voladura en Cielo Abierto Diseño de Voladura
Preparación del Banco
Replanteo de la Malla y Perforación
Carguío de Explosivo
Voladura
Excavación
Control de Daño: Minimizar el daño en el entorno de la Voladura.
CAPITULO III: Medidas de Seguridad en el Manejo de Explosivos
Causas comunes en accidentes con explosivos 1.
Impacto o Fricción.
• • •
Golpear sobre restos de explosivos. Golpear los iniciadores. Rozar o friccionar explosivo.
•
Las materias explosivas sometidas durante un período de temperaturas elevadas pueden llegar a explosionar.
2.
Fuentes Eléctricas.
4.
Proyecciones de Roca.
•
Alambre de detonadores en contacto con corrientes extrañas. Cargar explosivos con tormenta eléctrica. Cables eléctricos en malas condiciones cuando se está trabajando con explosivos (cielo abierto o subterráneo).
•
Vigilancia inadecuada de los lugares de trabajo. Sistemas de señales inapropiadas. Deficiencia al despejar el área de trabajadores.
• •
3. Calor o Llama.
• •
Causas y Reducción de Flyrock Flyrock
Flyrock
Taco
Explosivo Burden
Burden
Burden
Causa: Burden primera fila muy pequeño Reducción: Aumentar Burden
Causa: Burden muy grande
Reducción: Disminuir Burden y usar broca más pequeña
Causas comunes en accidentes con explosivos Principales gases de Voladura • • • • •
Monóxido de Carbono Humos Nitrosos Anhídrido Sulfuroso Hidrógeno Sulfurado Nitrógeno
Principales Gases de Voladuras Monóxido de Carbono
Gases Nitrosos
Medidas de Seguridad Trabajos con Explosivos
en
los
Nunca.... ....Corte o recorte un tubo de choque y jamás retire o desgarre una cápsula en un tubo de choque ....Fije la línea de inicio a la voladura o al disparo hasta haber hecho todas las conexiones y el área de voladura haya sido despejada. .... Cargue lo detonadores o cordón detonante EXEL en un taladro, ni los exponga a temperatura sobre los 66° C ( 150 °F) ...Tire, estire, doble o someta a tensión indebida el tubo de choque: esto afectará la capacidad de propagación de la onda de choque en las secciones dañadas.
Nunca.... ...Ensamble el detonador no eléctrico al booster hasta que no se realice la operación de primado del taladro. ...Conecte un conector de superficie a su propio tubo de choque. ...Intente iniciar un cordón detonante con un conector de retardo de superficie, diseñado sólo para la iniciación de tubos de choque.
...Use productos que parecieran estar dañado o deteriorados. ...Pase por encima con su vehículo, se puede enredar estirándolo y cortándolo por tensión, generando un latigazo que lo puede iniciar.
Medidas al Almacenar Explosivos •
Almacenar siempre los explosivos en polvorines que se ajusten a la normativa vigente.
•
Guardar los explosivos en polvorines limpios, bien ventilados, frescos, sólidamente construidos y resistentes al fuego.
•
Siempre utilizar o despachar productos de mayor antigüedad.
•
Almacenar los productos del mismo tipo y clase de tal manera que sea fácil identificarlos.
•
Los envases defectuosos o rotos deben ser colocados por separado dentro del polvorín.
•
Ubicar los polvorines en áreas aisladas y estratégicas, respetando la ley.
•
No abrir o re-envasar cajas de explosivos dentro del polvorín.
los
Medidas al Transportar Explosivos dentro de las zonas de trabajo en Mina •
Verificar el buen funcionamiento del vehículo. Impedir que la carga sobresalga o se exceda .
•
Llevar en los vehículos extintores de incendios, en lugares apropiados y de fácil acceso, debiendo conocer obligatoriamente el Chofer su uso.
•
Tener apagado el motor del vehículo durante las operaciones de carga y descarga de explosivos. Efectuar las operaciones de carga y descarga de explosivos durante las horas del día y nunca cuando haya tormentas eléctricas, de arena o nieve.
•
Durante la carga y descarga de explosivos, sólo podrán permanecer en la inmediaciones el personal autorizado para tal efecto, prohibiéndose cualquier otra actividad en un radio de 50 metros.
•
Nunca transportar conjuntamente con explosivos materiales metálicos, combustibles o corrosivos.
Medidas en el Área de Voladura • • •
Limpiar el área de voladura retirando las rocas sueltas, la maleza, los metales y otros materiales. Delimitar con estacas o banderines de colores llamativos la zona a ser volada e impedir el paso de maquinaria sobre la misma. Toda área aislada deberá ser cargada con explosivo, deberá ser señalizada por conos de color amarillo y negro y letreros que indiquen el área.
CAPITULO IV: Caso Post Voladura de Disparo en Mina Toquepala
DATOS GENERALES
PLANO GEOLÓGICO
SECCIONES GEOLÓGICAS
PROYECTO
2875 092
FECHA
15/10/14
ROCA
Dp bx-ga
ALTERACION
ga
VPP CRITICO
(mm/s)
261.87
VPP
(mm/s)
218
N° Tal
(Unidad)
307
FC
(Kg/Tn)
0.61
TOTAL EXP.
(Kg)
252,968
NITRATO DE AMONIO
(Kg)
118,895
EMULSION
(Kg)
126,484
DIESEL
(gal)
1174
ACEITE
(gal)
1174
TON.
(Tn)
414,450
MALLA
(m x m)
6x6
DENSIDAD ROCA
(gr/cc)
2.5
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN…
