VOLADURA DE ROCAS EN MINERÍA SUBTERRÁNEA Ing. JUAN CAIRO HURTADO
TALADROS PERFORADOS EN UN FRENTE
CARGUIO DE LOS TALADROS
MINA SUBTERRÁNEA
En el diseño de voladuras, las características físicas, químicas y mecánicas de las rocas, así como la estratigrafía y los rasgos estructurales del macizo rocoso, juegan un papel importante para determinar la geometría de la voladura, el consumo específico y la regulación de los tiempos de retardo tanto en voladuras a cielo abierto como subterráneas, pero también el consumo de aceros de perforación y las molestias sobre la comunidad y el entorno. Los elementos básicos de geología que tienen incidencia en la perforación y voladura son: 1)Las características físicas y mecánicas de las rocas que conforman el macizo rocoso, 2)La estratigrafía, esto es, la presencia de estratos menos resistentes, y eventualmente más delgados, y presencia de cavidades. 3) Los rasgos estructurales, esto es, la presencia de planos de estratificación, diaclasas principales y secundarias, en lo que tiene que ver fundamentalmente con sus actitudes. Otro parámetro que debe tenerse en cuenta en un diseño racional, está obviamente, asociado con los objetivos de la voladura; este otro factor puede conllevar a modificar los diseños en virtud a favorecer la granulometría a lograr, así como a evitar la dilución del material a remover.
Se denomina voladura a la acción de fracturar la roca mediante el empleo de explosivos, sin embargo, también se emplea ese término como sinónimo en las demoliciones con explosivos y en general, a todas aquellas acciones en las que intervenga explosivo. Inicialmente, se empleó la pólvora negra como material explosivo para voladuras, posteriormente, a medida que se desarrollaba la industria química se empleó la nitroglicerina y el TNT (Trinitrotolueno), actualmente se emplean como explosivos comerciales a los hidrogeles
Para la realización de la voladura de roca en cantera o la voladura de banco, se realiza un taladro denominado barreno en el que se introduce un iniciador, que puede ser un detonador, mecha o cordón detonante, el explosivo, todo ello se tapa mediante un tapón de arena o gravilla denominado retacado. Las voladuras de túneles y galerías se realizan con la misma técnica minera, sólo que variando la orientación y disposición de los barrenos.
2.1.- EXPLOSIVOS: Un explosivo es una mezcla de sustancias o productos, unos combustibles y otros oxidantes, que iniciados debidamente dan lugar a una reacción muy rápida para la generación de gases y una gran producción de calor (reacción explosiva). Cuando un cartucho detona, la generación de gases son aproximadamente 10.000 veces el volumen inicial del cartucho. Para que haga el mejor efecto procuraremos que esté el cartucho lo más encerrado posible.
EXPLOSIVOS
2.2.-
MASA
ROCOSA: Permite
conocer las propiedades físico mecánica de las rocas frente a la reacción química de los explosivos.
Propiedades:
Esfuerzo comprensivo. Sc
Esfuerzo tensional
Módulos de Young
Relación de Poisson
Densidad de roca
Dureza , etc.
2.3.- GEOMETRÍA DEL DISPARO: Se relaciona los parámetros principales como :
Trazos de perforación,
Mallas de perforación,
Secuencia de salida del disparo,
Longitud o profundidad del taladro,
El diámetro del taladro, etc.
III. RESULTADOS DE UNA BUENA VOLADURA 1. El apilonamiento o desplazamiento de material fracturado. 2. Grado de fragmentación o buen fracturamiento o tamano de trozos obtenidos después de la voladura. 3. El factor de carga obtenida en Lb/TM, Kg/TM, 4. No tener elevada dilución. 5. Generar poca vibración en el terreno adyacente 6. Obtener buen avance de la labor minera.
IV. TRAZOS DE PERFORACION 4.1.- DEFINICIÓN Es un conjunto de taladros que se perforan en un frente y que tienen una ubicación, dirección, inclinación y profundidad determinados. Lo cual presenta numerosas alternativas de acuerdo al tipo de roca, al equipo de perforación, al tamaño de la sección a disparar, etc.
4.2.- OBJETIVOS DEL TRAZO El trazo se hace con el objeto de:
Distribuir los taladros
Determinar
el orden de la salida de los taladros
Reducir los gastos de perforación y cantidad de explosivo.
Obtener un buen avance.
Mantener
sección uniforme.
el tamaño o la de la labor
4.3.- TIPOS DE TRAZOS: TRAZO DE
CORTE.- Son aquellos taladros que se
ubican en la parte central de la sección, los cuales tienen la función de aperturar o agregar el número de caras libres del frente; siendo los taladros fundamentales para cada voladura, del éxito de la voladura de los taladros del corte depende el éxito de la voladura del frente; por lo tanto un buen corte dará lugar a un buen disparo.
TRAZO DE TANDA.- Es el diseño que agrupa un conjunto de taladros de la voladura complementaria.
4.3.1.- TIPOS DE TRAZOS DE CORTE: Hay varios tipos de corte, que reciben diferentes nombres, según su forma, pero todos los tipos de corte podemos agruparlos en tres:
A,- CORTES ANGULARES, se llama así a los taladros que hacen un ángulo con el frente donde se perfora, con el objeto de que al momento de la explosión formen un cono de base (cara libre) amplia y de profundidad moderada que depende del tipo de terreno; entre los
a.1.- CORTE CUÑA O CORTE EN V Está formado por 2 ó más taladros que forman una “V”, debe ser perforada en forma simétrica a ambos lados del eje del túnel, separados por una distancia considerable, tendiendo a encontrarse en la parte central. El ángulo que forman los taladros con el frente varía de 60 a 70°. Es preciso que la profundidad del cuele sea por lo menos 1/12 mas largo que la perforación del resto de taladros.
Ventajas:
Menor consumo de explosivos. Perforación relativamente fácil. Trabaja bien en terrenos suaves y semiduros. Aplicable a secciones de hasta 6 ’x7’ .
Desventajas:
El avance máximo que se puede alcanzar es el ancho de la galería. Cuanto más largo sea el avance se cae en desviaciones en la perforación. En terrenos duros se requiere mas perforaciones en “V”
60-70°
a.2.- CORTE EN PIRÁMIDE Esta formado por 3 ó 4 taladros que se perforan y tienden a encontrarse en el fondo. La voladura formará una abertura parecida a un cono o pirámide.
desventaja: Dificultad en la perforación pues es difícil encontrar el ángulo agudo al fondo de la perforación.
CORTE PIRAMIDAL • Esta formado por 3 o 4 taladros que se
perforan y tienden a encontrarse en el fondo. La voladura formará una abertura parecida a un cono o pirámide.
CORTE PRIRAMIDAL O DIAMANTE
B.- CORTES PARALELOS Este corte consiste en perforar tres o más taladros horizontales, que son paralelos entre si y paralelos al eje de la galería; cuanto más duro es el terreno, estos taladros deberán estar más cerca uno del otro. De los taladros que forman el corte o cuele, uno o más se dejan sin cargar con el objeto de que dejen un espacio libre (cara libre) que facilite la salida de los otros taladros que están cargados. El cuele de este tipo más usado es el corte quemado.
b.1.- CORTE QUEMADO En estos cueles todos los barrenos se perforan paralelos y con el mismo diámetro. Algunos se cargan con gran cantidad de explosivo mientras que otros se dejan vacíos. Se requiere dejar suficientes taladros sin cargar con el fin de asegurar la expansión de la roca. Todos los taladros del cuele deberán ser
CORTE QUEMADO O PARALELO
Ventajas: Es ideal para terrenos muy duros. Permite un buen avance.
Desventajas: Tiene el inconveniente de que es difícil perforar los taladros tan cerca uno de otros y paralelos. Requiere más explosivos que un cuele en “V”.
C,- OTROS CORTES DE PERFORACIÓN
C.OTROS CORTES DE PERFORACIÓN
TIPOS DE CORTE • CORTE CUÑA • CORTE PIRAMIDAL • CORTE ESCALONADO • CORTE QUEMADO • CORTE COROMANT
EJEMPLOS DE CORTE QUEMADO
a
b
c
d
EJEMPLOS PARA LIMITAR EL EFECTO DE SIMPATÍA ENTRE LOS TALADROS
TRAZOS DE ARRANQUE PARA TÚNELES
4.3.2.- TANDA Es el disparo complementario llevado a cabo inmediatamente después del corte. Los taladros de la tanda están constituidos por el siguiente grupo de taladros : Taladros
de Ayuda (2)
Cuadradores (3) Taladros de Alza (4) aladros de Arrastres (5) Taladros Taladros
TRAZOS EN UN FRENTE: El trazo de perforación está formado por los taladros de: corte, ayudas, cuadradores , alzas, y arrastres. Los que se distribuyen en el frente de voladura. De los cuales el más importante es el corte, que está formado por 2 o más taladros dependiendo dependiendo del tipo de corte adoptado.
V.- DI DIS SEÑ EÑO O DE DE UNA UNA MAL ALLA LA Los trabajos perforación perforación depende de un diseño de malla adecuado:
NOMBRES DE TALADROS 1. 2. 3. 4. 5.
CORTE AYUDAS CUADREADORES ALZAS ARRASTRES
Partes de un taladro Taco in erte
Espaciadores inertes
Cebo
C o r d ón d e t o n a n t e Secc ión d el taladro :
ESQUEMAS DE CARGA PARA DINAMITAS
11A 11A
11A
EJEMPLO
11A
11A
6A
11A
6A
11A
3A
5A
5A
9A
1A
3A
3R
1A
1R
1R
9A
3A
9A 5A
1A
3R
1A
5A
1,5 m
3A 9A
9A 7A
15A
7A
13A
7A
13A
3,5 m
9A
7A
13A
15A
MALLA DE PERFORACION:
Diseño de malla de perforación Para la rampa
Diseño de malla de perforación para galería 700-S (Minsur)
VI.- CARGUÍO DE LOS TALADROS
TALADROS PERFORADOS EN UN FRENTE
CARMEX ® : Secuencia de Salida
VII.- CALCULO DEL NÚMERO DE TALADROS
A. MÉTODO TRADICIONAL: • Es el mas rápido usado para rocas suaves. • NT = 1/3 ( A´ x B´) • NT= Número de taladros • A = Ancho labor en pies • B = Altura labor en pies
B. MÉTODO EMPÍRICO • Es el mas usado para rocas semiduras.
Nº de taladros = ( A´ x B´) x 10 Raíz cuadrada de A x B
EL NUMERO DE TALADROS En general una regla práctica para calcular el número de taladros en una determinada sección se halla mediante la fórmula: N° Tal.= 10
AxH
Donde: A = Ancho del túnel (m) H = Altura del túnel (m)
C. MÉTODO PRÁCTICO • Usado en rocas duras , medias y suaves.
• Nº = P/dt + C x S • P= S x4
EJEMPLO 01 En una mina subterránea, estamos desarrollando una GALERÍA de sección 7 pies x 6 pies, sobre roca tipo medio,
HALLAR: Número de tsladros por los 3 métodos:
SOLUCIÓN 1.- MÉTODO TRADICIONAL: NT = 1/3( A x B) = = 1/3 (7 x 6) = 42/ 3 = 14 Taladros 2.- MÉTODO EMPÍRICO: NT = (A x B) X 10 = 19 Taladros 3.- MÉTODO PRÁCTICO: NT
18 Taladros
VIII.- VOLADURA SECUNDARIA 7.1. Con perforación de taladros (cachorros).
7.2. Con cargas superficiales (plastas, torpedos)
IX.- PREPARACIÓN DEL CARTUCHO CEBO
Preparación correcta del cartucho cebo
Ten mucho cuidado en la preparación del cebo y en el atacado del taladro. ENSAMBLE MASA EXPLOSIVA
FULMINANTE MECHA DE SEGURIDAD
SEMEXSA 80
EXPLOSIVO ROMPEDOR (DINAMITA)
EXPLOSIVO INICIADOR (PRIMARIO)
efecto de retén
X.- PERFORACIÓN CON JUMBOS Y MALLAS DE PERFORACIÓN
