Técnicas de Tronadura
Carrera: Ingeniería en Minas Asignatura: Asignatura: Tronadura Tronadura Docente: Geraldo Alcayaga Quevedo Alumnos: Alumnos: Andrés Andrés Calderón Calderón Carvajal Carvajal Sebastián Medina Mamani Luis Núñez Alveal Lenin Taleno Ayala
ÍNDICE Contenidos
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1. Introducción
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2. Desarrollo 2.1. Técnicas de tronadura para apertura de caminos 2.1.1. Excavación de carreteras y autopistas 2.1.2. Excavación en trinchera 2.1.3. Excavación a media ladera
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2.2. Técnicas de tronadura para apertura de zanja 2.2.1. Voladura de zanjas
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2.3. Técnica de tronadura de rampas y nivelación 2.3.1. Tronadura de rampa 2.3.2. Tronadura de nivelación
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2.4. Técnicas de reducción secundaria 2.4.1. Voladura secundaria con perforación 2.4.2. Voladura secundaria sin perforación 2.4.3. Desatoros
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2.5. Técnicas de tronaduras de chimeneas 2.5.1. Jaula Alimak 2.5.2. Método de explotación Sistema V.C.R 2.5.3. Jaula Jora 2.5.4. Método de explotación mecanizado Raise Borer 2.5.5. Método de explotación mecanizado Blind Hole
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3. Conclusión
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4. Bibliografía
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1.
INTRODUCCIÓN
Los explosivos son mezclas en meta estable de oxidantes y combustibles. Se descomponen violentamente liberando gran cantidad de energía que se utiliza para romper la roca. La mayoría de los explosivos comerciales utilizan nitratos como oxidantes, siendo el nitrato de amonio el material básico de fabricación. Otros comúnmente usados son el de sodio, calcio, potasio y algunos inorgánicos tales como aminas y hexaminas. Pero el explosivo como tal no es tan efectivo sin una buena técnica de tronadura, ya que la combinación de un buen explosivo y una técnica de tronadura serán siempre más efectivas al momento de su utilización. La idea general de la obtención de los conocimientos básicos de tronadura son, para que se perfeccionen y se logre la efectividad al momento de la cuenta regresiva, con lo cual lograremos mejora los costó operacionales, porque bastará una sola secuencia de detonación y no un aumento en las detonaciones a través de alguna técnica, como por ejemplo el Cachorreo.
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2.
DESARROLLO
2.1.
TÉCNICAS DE TRONADURA PARA APERTURA DE CAMINOS
2.1.1. Excavación de carreteras y autopistas Los desmontes que son necesarios efectuar con voladuras en las construcciones de carreteras y autopistas son de dos tipos: en trinchera y a media ladera. En ambos casos las voladuras tienden a realizarse de una sola vez, pero en ocasiones cuando las alturas de corte son grandes (>15 m) se recomienda efectuar la excavación por fases. Otros factores que pueden influir en la forma de ejecución de la obra son: -
Seguridad en la operación. Limitación de perturbaciones, onda aérea y vibraciones. Velocidad de avance. Dimensiones del equipo de carga, etc.
Dada la importancia del estado de la roca en los taludes residuales, especialmente en los de altura elevada, es normal terminar las excavaciones con voladuras de contorno, lo cual constituye otra razón para limitar la altura de corte a 10-12 m por la necesidad de mantener la precisión de la perforación.
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2.1.2. Excavación en Trinchera Siempre se realiza con barrenos verticales, y según sea la relación “H/D”, se distinguen dos casos.
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si H>100D Es el más habitual para bancos de 10 a 12 m de altura. Los v alores de la roca y el espaciamiento se calculan.
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Si H<100D En estos casos la roca se calcula a partir de la una formula.
2.1.3. Excavaciones a media ladera Este tipo de obras puede llevarse a cabo según tres procedimientos. -
2.2.
Barrenos verticales paralelos o en abanico Barrenos verticales y horizontales Barrenos horizontales o zapateras.
TÉCNICAS DE TRONADURA PARA APERTURA DE ZANJA
2.2.1. Voladuras de zanjas La excavación de zanjas con explosivos presenta una serie de características particulares que obligan a modificar los criterios de diseño de las voladuras en banco y a adaptar las mismas a la naturaleza cambiante de las rocas, así como a tomar medidas especiales en lo referente al control de las vibraciones y proyecciones, pues es frecuente que tengan que realizarse cerca de núcleos urbanos.
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Se denominan zanjas a aquellas obras lineales de superficie con una anchura comprendida entre 0,8 y 3 m y una profundidad que puede oscilar entre 0,5 y 5 m. Se utilizan en la construcción de drenajes, servicios de alcantarillado, conducciones de agua y electricidad, gaseoductos y oleoductos. El mayor confinamiento de la roca en estas voladuras obliga a la utilización de consumos específicos de explosivo más elevados que en las voladuras en banco convencionales. Esta circunstancia, unida al empleo de mallas de perforación más cerradas, da lugar a unos costes de arranque altos.
2.3.
TÉCNICA DE TRONADURA DE RAMPAS Y NIVELACIÓN
2.3.1. Tronadura de Rampa Se utilizan en la apertura de nuevos niveles en las explotaciones a cielo abierto. El método de cálculo empleado es el Método de Chung, que se basa en el dimensionamiento de las cargas de explosivo para que éstas actúen como esféricas. Como lo habitual es ejecutar este tipo de voladuras con grandes diámetros, se considera que únicamente se emplea una clase de explosivo, generalmente ANFO, iniciado con multiplicadores. Dado que a una determinada distancia del extremo superior de la rampa se interrumpen los cálculos, ya que las cargas quedarían muy superficiales al no existir casi retacado, existe la posibilidad de repetir la última fila calculada un determinado número de veces, que es lo que se realiza en la práctica con el apoyo de un tractor de orugas. Después de especificar el número de veces que se repite la citada fila aparecen en una ventana central: el número total de barrenos, la carga total de explosivo utilizada y la longitud total perforada.
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2.3.2. Tronadura de Nivelación Las voladuras de nivelación son típicas en la preparación de solares o explanaciones, donde la roca precisa para su arranque la utilización de explosivos. Como el relieve del terreno suele ser irregular, es difícil establecer una sistemática de cálculo válida para todos los casos. No obstante, el método utilizado parte de suponer que en el terreno se identifican diversos perfiles verticales o secciones más o menos uniformes, y de altura constante cada una de ellas, es decir, el terreno presenta un cierto escalonamiento, y en determinadas zonas esas secciones se mantienen durante una determinada anchura obligando a la repetición de varias filas iguales de voladura. Tras definir en la primera pantalla el número de secciones de difer ente altura, se introduce para cada una de ellas los datos específicos de altura, longitud y número de veces que se considera que se repite dicha sección. Seguidamente, en la segunda pantalla se introducen los datos referentes al diámetro e inclinación de los barrenos, resistencia a compresión de la roca y explosivos. Los aspectos más destacables son: -
Se recomienda un rango práctico de diámetros de perforación. Se detectan ángulos de los barrenos fuera del intervalo 0-90 1 Se define el tipo de roca por el grupo al que pertenezca en función de su resistencia a la compresión en MPa. Se impide la introducción de diámetros de carga mayores a los del barreno.
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2.4.
TECNICA DE REDUCCION SECUNDARIA
2.4.1. Voladura secundaria con Perforación -
Cachorreo (traqueo o Pop Shots)
Son taladros cortos de pequeños diámetros, usualmente de 22 mm a 51 mm que se perforan hacia el centro de gravedad de las rocas a romper hasta una perforación entre 1/2 a 2/3 de su espesor, que se disparan con cargas pequeñas de explosivos. -
Cachorreo amortiguado (Air Cushion Pop Blasting)
Técnica de cachorreo que puede proporcionar algún control sobre el número de fragmentos y la dirección en que se pueda proyectar. Se perfora un taladro hasta 2/3 o 3/4 del espesor de la roca, se le introduce una carga explosiva de 50 a 60 gr/m3 y se taponea con arcilla.
2.4.2. Voladura Secundaria Sin Perforación Comprende a las plastas, cargas de concusión o traqueo (Mud Capping, Concussion Charges, Plaster Blasting). Son un medio fácil para romper grandes rocas donde la perforadora no es factible o es costosa. Consiste en cargas explosivas cebadas que se colocan directamente en contacto con la superficie de la roca, cubierta con una gruesa capa de arcilla o barro presionada a mano para confinarla, que se disparan con cualquiera de los sistemas de iniciación conocidos.
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Conejera, Madriguera o Hueco de Culebra (Snake Hole)
Una roca enterrada es muy difícil de romper por encima con una plasta o aun con un cachorreo, debido a que las ondas de choque resultantes no pueden reflejarse contra las caras libres y se disparan en la tierra.
2.4.3. Desatoros -
Técnica de Torpedo o Lanzas (Bomb Shots)
Que consiste en uno o más cartuchos de dinamita convencional, cebados y amarrados al extremo de una caña o vara larga de madera, con la que se introducía entre las rocas atoradas y se disparan, para aflojarlas y reanudar el flujo de descarga.
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Cargas Conformadas o Dirigidas (Chaped Charges)
Son cargas explosivas moldeadas que se a semejanza de las plastas se colocan sobre la superficie a romper, normalmente sin cobertura de arcilla. Su aplicación es sencilla, pues basta con colocarla sobre la superficie de la roca a romper o sobre un bloque de concreto y dispararlas con un detonador.
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2.5.
TECNICA DE TRONADURA DE CHIMENEAS
2.5.1. Jaula ALIMAK La máquina Alimak es una plataforma/jaula que sube la chimenea por una cremallera empernada a la pared y debido a su gran flexibilidad, economía y velocidad se utiliza para la excavación de chimeneas y piques. Este equipo está especialmente diseñado para la construcción de chimeneas desde 90° hasta 65°, los cuales pueden ser con sistema neumático, eléctrico o diésel. En la minería subterránea, actualmente la plataforma Alimak, se ha convertido en un equipo muy usado, especialmente donde no existe ningún nivel de acceso superior (frente a la jaula o raise boring).
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2.5.2. Método de explotación Sistema V.C.R (Vertical Crater Retreat) El minado por vertical crater retreat (VCR) es un método originalmente desarrollado por Canadian Mining Company (INCO) y CIL. Fue usado primero en 1974 en la mina Levack localizado Sudbury Basin´s North Range, y produjo productividad y beneficios casi inmediatamente. Este método se esparció rápidamente siendo adoptado para su uso por primera vez en los Estados Unidos en 1977 en la mina Homestake. Para efectuar este sistema es necesario tener dos niveles presentes en la mina, uno superior en el cual se ubican los equipos para realizar los tiros, estos ya sean inclinados o verticales, y también un nivel inferior en el cual se deja caer el material tronado para ser retirado posteriormente. La distancia establecida para la implementación de este método, en comparación con otros, es el largo de la chimenea el cual debe estar en el rango de 30m a 70m.
En sus comienzos, este sistema presento varias fallas asociadas al diámetro de la perforación el cual era muy pequeño, correspondientes a 2”, o excesivamente mayores a 8” los cuales provocaban la perdida de precisión, exceso o déficit de
explosivos y desvío al momento de ejecutarlos, de esta forma dañaban la roca adyacente y lo volvía un método más costoso.
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2.5.3. Jaula jora Se denomina chimenea a aquella excavación de dimensión reducida y una inclinación superior a los 45°. Las longitudes de estas labores que son típicas en minería, son variables y pueden llegar a superar los 100 metros. Sirven para unir galerías de distinto nivel cerrando los circuitos de ventilación para el paso de mineral y estériles para las aperturas iniciales en las explotaciones de subniveles, etc. La jaula Jora es una máquina, diseñada por Atlas Copco, para construcción de chimeneas. Los principales componentes son: la plataforma de trabajo, la jaula de transporte, el mecanismo de elevación y en chimeneas inclinadas el carril guía. La secuencia de operación consta de dos fases principales, la primera lineal con la segunda, es perforar un barreno piloto, seguido por el mo ntaje de los equipos y herramientas, para luego entrar en la tercera y última, de forma cíclica, es la perforación y la tronadura.
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Para utilizar este método se deben conjugar los diferentes elementos en función de las dimensiones de la chimenea, esto significa tener un huinche o cabrestante apropiado para elevar y descender la jaula sin esfor zar su motor, cables seleccionados según la profundidad y peso que transportará, una plataforma y jaula en buen estado, perforadora y herramientas al alcance, etc.
2.5.4. Método de explotación mecanizado Raise Borer Consiste principalmente en la utilización de una máquina electrohidráulica en la cual la rotación se logra a través de un motor eléctrico y el empuje del equipo se realiza a través de bombas hidráulicas que accionan cilindros hidráulicos. Básicamente la operación consiste en perforar, descendiendo, un tiro piloto desde una superficie superior, donde se instala el equipo, hasta un nivel inferior. Posteriormente se conecta en el nivel inferior el escariador el cual actúa en ascenso, excavando por corte y cizalle, la chimenea, al diámetro deseado.
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2.5.5. Método de explotación mecanizado Blind Hole Este método consiste en el uso de máquinas electrohidráulicas, que se usan en la minería subterránea para la excavación de chimeneas mineras en forma ascendente. Lo que se hace para la realización de las chimeneas es perforar el tiro guía y se realiza el ensanchamiento de la chimenea al diámetro que se necesite. El material excavado cae por gravedad al nivel de la máquina y será guiado por un colector para prevenir riesgos. El empuje se obtiene de los sistemas hidráulicos de bombas de alta presión y la rotación de un motor eléctrico de unos 250 HP, para el caso del equipo Robbins 52-R, que va con la transmisión inmediatamente bajo el escariador. En el caso del equipo Master Drilling RD-2000, se utilizan motores hidrául icos para el empuje y rotación. Para alcanzar la altura de excavación se adicionan en el cuerpo de la máquina, a nivel de piso barras especiales, estabilizadas, que permiten ir avanzando en altura con el desarrollo de la chimenea.
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3. CONCLUSIÓN Se investigó y asocio información acerca de las técnicas de tronadura para apertura de zanjas, caminos, rampas y nivelación, reducción secundaria y construcción de chimeneas, con el fin de interiorizar, diferenciar y adquirir conocimientos sobre estas importantes labores dentro del desarrollo de una mina.
Si bien es cierto estos conocimientos son aprendidos con más eficacia en terreno, el sentido de investigar es el de tener los conocimientos teóricos formativos ya que son competencias del Ingeniero en minas conocer, aplicar y discriminar los métodos más adecuados en cada una de las labores a realizar.
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4.
BIBLIOGRAFIA
https://es.scribd.com/
“Manual de Perforación y Voladura de Rocas”- Carlos López Jimeno – 2003-
Editorial Española.
“Mecanización de Desarrollos Verticales con equipos escareadores” – Luis
Rodrigo Ubilla- 1994- Tesis USACH.
Fotos cortesía de la búsqueda de imágenes de Google.
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