Técnicas Esenciales de Excavación y Voladura en Minería Subterránea

Usos de la Excavación Subterránea

Existen diversas razones para realizar excavaciones en una mina subterránea:

• Utilizar el espacio excavado para almacenamiento, transporte, ventilación, servicios (aire, electricidad), acceso de personal, etc.
• Aprovechar el material excavado en operaciones posteriores de minería y cantera.

Principios de Voladura en Minería Subterránea

Diferencias Clave: Túnel vs. Banco

La principal diferencia en la voladura radica en las caras libres disponibles: en un túnel, la voladura se dirige hacia una sola cara libre (el frente), mientras que en un banco de superficie o subterráneo, se realiza hacia dos o más caras libres.

Patrones de Perforación Comunes

Se emplean varios modelos o patrones de perforación para romper la roca en el frente de avance:

• En cuña
• En V
• En pirámide
• De arrastre
• Quemado

Importancia de la Secuencia de Retardos

La eficiencia de la voladura depende críticamente de la secuencia de retardos utilizada en los detonadores. Una secuencia adecuada mejora la detonación progresiva en todo el corte, lo que conduce a una mejor fragmentación de la roca y reduce las vibraciones generadas por la explosión.

Técnicas y Consideraciones Específicas

Frentes Verticales y Pasajes Inclinados

Los frentes verticales se utilizan para crear pasajes inclinados (rampas, chimeneas) que son esenciales para:

• Transporte de mineral
• Recambio y acceso de personal
• Ventilación (aire)
• Instalación de servicios (electricidad, agua)

Corte de Arrastre

El corte de arrastre es un patrón de perforación conveniente y efectivo en secciones transversales pequeñas.

Corte Quemado y Uso de Detonadores Nonel

El corte quemado es particularmente útil en roca dura y competente, como el granito. Debido a la gran cantidad de detonadores que pueden requerirse en una sola voladura subterránea, se prefiere el uso de sistemas de iniciación no eléctricos, como los detonadores Nonel, por su seguridad y versatilidad en la secuenciación.

Sistemas de Producción: Taladros Largos y Cortos

La producción en minería subterránea mediante perforación y voladura se puede dividir en métodos de taladros cortos y taladros largos.

• Taladros Cortos: Generalmente limitados por la longitud de las barras de perforación (ej. hasta 4 metros) y diámetros menores (ej. 43 mm). Se usan comúnmente en la explotación de cuerpos de mineral estrechos o tubulares, como vetas de oro o arrecifes de platino.
• Taladros Largos: Utilizan perforaciones de mayor longitud y diámetro.

Sistemas de Voladura para Taladros Largos

Existen tres sistemas principales de voladura para taladros largos:

• Destrucción del Anillo (Ring Blasting): Perforaciones radiales desde una excavación central.
• Voladura por Banqueo (Bench Blasting): Similar a la minería a cielo abierto, pero adaptada al subsuelo.
• Retirada por Cráter Vertical (VCR - Vertical Crater Retreat): Voladuras ascendentes o descendentes creando un cráter.

Cálculos Fundamentales en Voladura

Número de Perforaciones (Sección Vertical)

Una fórmula empírica para estimar el número de perforaciones (N) necesarias para una sección vertical está dada por:

N = 2.5 * A + 22

Donde A es el área de la sección en metros cuadrados (A = π * R², siendo R el radio equivalente si la sección fuera circular).

Nota: Para el cálculo qbq (posiblemente relacionado con la carga), la 'pulga' (unidad o parámetro específico) debe ir en 'cns' (unidad o sistema específico). [Aclaración: Esta instrucción requiere contexto adicional para una interpretación precisa].

Concentración Lineal de Carga (qbk)

La concentración lineal de carga (qbk), que representa la cantidad de explosivo por unidad de longitud del barreno, se calcula como:

qbk = 0.078539 * d * de²

Donde:

• d = densidad del explosivo (ej. g/cm³ o kg/m³)
• de = diámetro del explosivo (generalmente igual o ligeramente menor al diámetro de perforación)

Carga de Explosivo por Barreno (qb)

La carga total de explosivo por barreno (qb) se calcula considerando la longitud cargada:

qb = (L - t) * qbk

Donde:

• L = Longitud total del barreno perforado
• t = Longitud del taco (material inerte de retacado)
• qbk = Concentración lineal de carga

Longitud del Taco (Stemming) por Zonas

La longitud del taco (t) es crucial para el confinamiento de la energía explosiva y varía según la zona del barreno (d1 probablemente se refiere al diámetro del barreno):

• Zona A: t = 2 * d1
• Zona I: t = 3 * d1
• Zona II: t = 4 * d1
• Zona III: t = 4 * d1
• Zona IV: t = 2 * d1

Nota: La definición específica de estas 'zonas' requiere contexto del método de diseño de voladura.

Ajuste de Carga (Equivalencia ANFO)

La cantidad o tipo de carga explosiva a utilizar se ajusta considerando la potencia relativa del explosivo seleccionado en comparación con un explosivo estándar como el ANFO.

Factor de Carga (q)

El factor de carga (o factor de potencia) relaciona la cantidad de explosivo utilizado con el volumen o tonelaje de roca a romper:

• En obras civiles: q = kg de explosivo / m³ de roca excavada
• En minería: q = kg de explosivo / tonelada de mineral o estéril

Consideraciones para VCR

Relación Carga-Diámetro

El método VCR a menudo trabaja con una relación específica entre la longitud de la columna de carga (cc) y el diámetro de perforación. Una relación comúnmente citada es 1 a 6 (cc / diámetro ≈ 6).

Nota: La instrucción original sobre multiplicar pulgadas por 6 y pasar a cm necesita clarificación, pero probablemente se relaciona con esta proporción de 1:6.

Factor de Carga y Granulometría

Existe una relación inversa entre el factor de carga y el tamaño del material fragmentado: un mayor factor de carga (más explosivo por unidad de roca) generalmente resulta en una menor granulometría (fragmentos más pequeños).