Principios y Aplicaciones de Perforación y Tronadura en Ingeniería Minera

Introducción a la Perforación y Tronadura

Los trabajos de perforación y tronadura son útiles para el arranque de material, permitiendo obtener material excavado en un tiempo más corto.

Métodos de Excavación

Métodos Mecánicos

Se utiliza maquinaria de ataque puntual. Se emplean sistemas hidráulicos (pica-pica) en pequeña minería (ej. cangos, cerro blando), así como en minería subterránea y superficial (ej. Aguilon).

Tuneladora (TBM)

La Tuneladora (TBM) es un minador de sección completa, muy rígido, que no puede excavar menos de 300 metros. Va colocando el sostenimiento una vez perforado. La perforación se realiza en secciones circulares, y los terrenos no deben presentar una variación geológica significativa.

Método Convencional: Perforación y Tronadura

Este método se basa en la relación entre el explosivo y el fracturamiento de la roca.

Planificación de los Trabajos de Perforación y Tronadura

Factores Clave en la Planificación

La perforación y tronadura son operaciones básicas en el ciclo de explotación. Diversos factores afectan la totalidad del proyecto:

• Volumen a excavar, ritmo y plazo de ejecución.
• Equipos de Cargue y Transporte.
• Altura de banco (no superior a los 20 metros).
• Secciones de los túneles y galerías.
• Situación geográfica.
• Propiedades geomecánicas de la roca.
• Limitaciones medioambientales.
• Costos globales de perforación y tronadura.

Factores Operativos

• Número de bancos a explotar.
• Longitud de frentes de perforación.
• Accesos a diferentes niveles.
• Secuencia de avance.
• Número de tronaduras.

Criterios de Planificación de la Perforación

• Diámetro de perforación (equipos diésel o eléctricos, dependiendo de factores técnico-económicos y ambientales).
• Explosivos a utilizar.
• Diagrama de disparo.
• Tiempos de retardo.
• Seguridad.
• Hora del disparo.

Características de las Rocas

Rocas Ígneas

Se forman por la solidificación de magma. Pueden ser extrusivas (formadas en la superficie) o intrusivas (formadas bajo la superficie).

Rocas Sedimentarias

Se forman por la acumulación de sedimentos de otras rocas preexistentes. Se clasifican en Detríticas (formadas por meteorización) y Químicas (ej. coral y sal).

Rocas Metamórficas

Se forman por la acción de presión y temperatura, únicamente en estado sólido.

Densidad o Peso Específico

Es la relación entre masa y volumen.

Compacidad y Porosidad

La compacidad incluye los poros de la roca y la densidad real que los excluye. La Porosidad es la relación entre el volumen total de los huecos existentes y su volumen aparente.

Esponjamiento, Humedad, Dureza y Tenacidad

La Dureza es la resistencia al corte, penetración y perforación. La Tenacidad es la resistencia a la rotura, aplastamiento o doblamiento.

Clasificación de Dureza (escala de Mohs y resistencia a la compresión uniaxial):

• Muy Dura: >7
• Dura: 6-7 (120-200 MPa)
• Media Dura: 4.5-6 (60-120 MPa)
• Media Blanda: 3-4.5 (30-60 MPa)
• Blanda: 2-3 (10-30 MPa)
• Muy Blanda: 1-2 (<10 MPa)

Acuñadura

Se utiliza una barretilla de seguridad, que es una barra de material liviano (cañería de fierro o aluminio) con longitudes de 1.20m a 4.50m y un diámetro de 1.5 pulgadas.

Acuñadura Manual

Implica contacto directo y se realiza con un ángulo de seguridad de 45º.

Acuñadura Mecanizada

Se realiza con maquinaria en lugares de mayor riesgo.

Planos Topográficos

• Escala: La relación matemática entre la realidad y su representación en el papel.
• Dirección e Inclinación (Talud): Representado en porcentaje.
• Curvas de Nivel: La cota es la diferencia de altitud entre un punto de referencia y el punto a buscar.

Planos de Perforación

Diagrama de Disparo

Define la distribución y profundidad de los taladros, incluyendo:

• Burden o Borde.
• Diámetro del taladro.
• Espaciamiento.
• Columna explosiva.