Diseño y cálculo de voladuras en minería

Modulo 4

Tronadura: maxim. energía en explosión para fragmentar macizo rocoso y minimizar misma energía al M.R( remanente).

Mecanismo Trituración:

*trituración y frag. radial: defi pared pozo, disminución resist. roca por tensiones

reflexión y spalling: ondas compresivas en sentido contrario, atenúa tensiones por inducción.

penetración gas en fractura: deb. altas p°en pozo gas agrieta por elongación/ cluster: se forman pocas fract= pocos lugares de nucleación/ teoría comb.: rx 2 a 4 veces diám. hoyo, rx fract y fragm. por esfuerzos inducidos terreno/ onda choque/detonación}sigue propagación hasta cara libre por tensiones induc. luego gas a alta p° colabora.

Etapas detonación

1° Detonación explosivo/2°propagación ondas compres. y reflejadas por esf. y Tens./ 3°Expansion gas alta p°: colisión relat. alta veloc. afectada por presencia diaclasas(+ o -), altura de banco, razón rigidez, tipo de explosivo(p° de hoyos +++import)4°deplz. rx quebrada: veloc. desplaz de 1 a50 m/S. desplaz es a cara libre, pero queda expuesta berma de banco( e° levantamiento), det. forma material tronado, interesa por tipo de equipo carguio( pala o carg. frontal)

Energía del explosivo: varios tipos e°: onda de choque,calor desarrollado, p° de gases.

E° tienen como función: crear nvas fract- extender fract existententes- desplazar centro gravedad existente. ( efectos deseados) / efectos no deseados: proyección aérea de fragm(flyrock)/ vibraciones excesivas( producen  perturbación de estabilidad de excavaciones/ onda de p° aérea(airblast); molestias y reclamos en comun.cercanas.

partición  E° de un explosivo para fragmentar roca depende: explosivo/rx y ,macizo r./geometría tronad.

tipos rocas duras macivas: neces, nuevas fract para fragm adecuada

E° choque asoc. a altas p° de explosión( alto VODy dens)

otros tipos de rx fract depende de: acción desplaz. por p° de gas para rompimiento( bajo VODy dens).

Parámetros geométricos de diseño:

diametro de perforación u hoyo(Φ):principal para diseño de voladura, ej burden, taco, espaciamiento, pasadura e indirect las q afectan a esquema retardos, selecc tipo explosivo, granulometría rx quebrada y calidad, daño pared de excavaciones al aplicar voladura controlada/factores específicos de selección: costo tronadura vs tamaño mina/ fragm y relación espaciamiento hoyos  y fract pre- existentes/ control perforación y efecto fragm, seguridad e impacto amb./ tamaño perforadora y accesibilidad/ H de banco y proporsión de pozo para taco. / mayor burden  y diametro pozo = roca blanda y viceversa. Hbanco: dist vertical entre cotas de berma sup e inf., directa relacion con ritmo de produccion(TPD) y dliametro de hoyo( burden)./ Burden: linea de menor resistencia desde centro de carga a la cara libre + cercana enfrente de un tiro, tamb8en burden geometrico: malla de perf a la dist.(la menor) que existe entre 2 filas de tiros. BUrden y espaciamiento 2 dimensiones para definir, marccar y comparar las mallas de perforacion , ademas + Hbanco + dens rx definen FACtor de CArga/calculo de burden es con  diametro de pozo y perforacion de hoyo.

espaciamiento: se saca a traves del burden, es distancia entre tiros contenidos en una misma fila/ espaciam. efectivo( SE)/ TACO: longitud del pozo donde se coloca material inerte para confinar y retener gases de explosión/ poco taco= escape de gas/ mucho taco: genera bloques en parte alta del banco y alto nivel vibrac./ log taco aumenta con baja de competencia rx./ tiros primera fila: buffer= mayor taco./ valor se calcula con el burden. T(mt)=K(25 rx dura y 40 rx blanda)*d(diam. hoyos en mt)/ T=0.468*Z(no sens:1,cercano estruct:1,2,cerc personal:1,5)*Fd(detrito:1, arido:0,83)*Dh(diam pozo)/UCS*√PRP( potencia en %)/De(densi explosivo).Pasadura: longitud pozo bajo linea de piso, finalidad mantener cota delpiso), valor se calcula bse aburden , depende ucs roca y explosivo usado./ j=0 rx blanda o estratificacion conv., puede variar por tiros inclinados, si hay+ espaciamiento, pasadura poco efectiva./tiros verticales: J +alto/tiros amortig. pasad: 25 a 50%/ tiros de voladura precorte, no lleva pasadura.

Inclinación

Ventajas: bancos altos burden puede ser excesivo, con tiros verticales/ burden cte a lo largo tiro, uso 1tipo de explosivo/ mejor forma angulo talud./ costos reducidos de perf y explos, debido tamaño malla aumentado/ estabilidad cresta banco/quebradura reducida/ mejor dezplazamiento tronado/ sin problema en pata y menor pasadura.

Desventajas: tiros inclinados no dar con equipo perf. angulo ni direccion corrrecta, en tiros misma fila./ errores alineacion/ aumento a la desviacion/requiere supervision de perforacion/ aumento desgaste barras perforacion/.inclinacion - diametro vs desviacion :+ inclinacion hoyo, + riesgo desviacion/ menor diametro hoyo + desviacion/ + largo hoyo+ desviacion.

Razon de rigidez: relacion entre esbeltez de un banco, expresado cuociente HBAnco y Burden= banco + alto= - rigidez por tanto mas facil para ser volado.

distribucion optima de explosivos segun tipo de malla; mejor o peor frag. depende de distribucion del explosivo en la masa rocosa, diseño alternado permite mejor distribucion q malla cuadrada.

Burden y espaciamiento efectivo (Be y Se): se materializan en la iniciacion de los tiros y valores dependen de la malla como secuencia de salida.( BeS)/Primado de pozos: parte superior , en caso tiros muy largos(Primado doble) o en caso tiro quedado(TQ), primado multiple, en cargas fraccionadas. velc. regimen es 3 a 4 veces diametro de perforacion./ a mayor diamtro de prima en relacio diametro d hoyo, se consigue tiro de sobre velocidad/ a mayor p° de det.del explos para mismo diametro, tiro de sobre velocidad.   Carga explosiva en el pozo tipos de formatos: carga a columna completa,1 tipo explos. para tiros inclinados con burden cte para rx ucs mediana./ carga con explosivo mas potente en parte inferior y otra menos potente con carga de columna, para rc competente o tiros de bancos muy altos./ carga desacoplada para tiros perimetrales- tronadura controlada, obj aminorar esfuerzo desde explosivo a roca, puede ser radial o longitudinal./ puden ser continuos o discontinuos/puede considerar pequeña carga de fondo,

Carga Fraccionada:cargas explosivas separadas por taco intermedio, necesidad de distribuir en sentido vert, carga total de esplosivo, asi no tener q subir factor de carga para voladura., problema hacer iniciacion multiple en cada carha y retardo dsitinto./ opcion hacer carga completa, ampliando malla hasta q alcance FC.

Air DECK: carga explosiva continua  inferirio seguida de un camara de aire( air bag o retainer), dentro del tiro sobre el cual se coloca taco normal.

Factor de carga FC( gr/ton): diferente para cada UGEOT/Carga especifica(Ce: kg/m3):diferencia FC esta en kg y Ce en m3./uso obras civiles., en mineria se usa con minerales de densidades muy distintas(hierro)/ similar a FC a mayor competencia se tiene mayor CE y viceversa./ a mayor seccion de la frente (m2) menor es la CE y viceversa./ Factor de carga real( gr/ ton): voladuras generan sobre quiebre posterior y lateral, rx adicional, por tanto el consumo de explosivos se sabra al final de cargar el disparo y lo real de rx quebrada se sabra con levantamiento topografico./ Factor de Carga diferencial: zona tronada no toda la roca tronada tiene la misma competencia/ grado dificultad a traves de blatability index(BI)en funcion de pulldown, RPM y velocidad de penetracion instantanea/correlacionar BI y calificacion geomecanica, establecidas por dif tipos de rx./ correlaciona BI y tipo de carga y explosivo./ factor carga total: suma de todos los factores de carga, de cada tipo de rx, de zona a tronar

BUrden de la ngefors: Bmax= d/33√(P*Sc*f*S/B), diseño de voladura segun lalngfort: B max=(Φ25,44/33)*√(Pe*PRP/(c+o,75)*f*s/B),

Calculo de parametro R. ASH:  para bancos altos y diamtros grandes, explosivo a granek , considera tiros verticales/ parte calculando burden en funcion del diamtro  de hoyo , densidad rx y dens explosivo. el burden puede ser corregido con factor kb , cuyo valor depende del tipo de explosivo./ todos los parametros como Hbanco , espaciamnietmo, taco y pasadura, son establecidas en base a burden con  factor k , de un det sector a volar./ metodo muy utilizado en chile en bancos de rajos  grandes de la mienria de cobre y hierro.

calculo segun ash: Kb= B/Dh= 20 a 40; kb=25 (solo anfo), kb=35(explosivos + densos) para burden

espaciamiento: Ks= S/B= 1 a 2; altura de banco; KH= H/B=1,5 a 4 prom=2,6; taco;Kt=T/B= 0,5 a 1 pro=0,7; para pasadura; KJ= J/B= 0,2 a 0,4, prom= 0,3

  φ diametro roca " pe= densi explosivo; pr= densi roca                  Formula mackensie; burden inicial; Di: diametro inicial, Dn nuevo,Ei; potencia en peso inicial ; n exponete=0,8
s swdss
fromula kuz ram- W crowby- F chiapetta