Perforacion y Voladura II- Temas _12

7/21/2019 Perforacion y Voladura II- Temas _12

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PERFORACIN Y VOLADURA II

Calidad que se acredita internacionalmente

ASIGNATURA

PRIMERA UNIDAD

TEMAS N 12FRMULAS DE CALCULOS DE ESQUEMAS DE VOLADURA EN BANCOS.

DOCENTE: Ing. Benjamn Manuel Ramos Aranda

Huancayo, 2014


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Asignatura: Perforacin y Voladura II

MATERIAL DE ESTUDIO:

TEMAS N 12 FRMULAS DE CALCULOS DE ESQUEMAS DE

VOLADURA EN BANCOS

Tema: FRMULAS DE CALCULOS DE ESQUEMAS DE VOLADURA EN BANCOS.

Compilado y adaptadode:

LPEZ JIMENO, Carlos; LPEZ JIMENO, Emilio; GARCA BERMDEZ, Pilar.Madrid: Ed. Entorno GrficoManual de Perforacin y Voladura de Rocas.

Madrid, 2003. UBICACIN: Biblioteca UCCI: 622.23/L87

Material preparado con fines de estudio de alumnos del curso de Perforacin y Voladura de

la Universidad Continental


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Distancia de desplazamiento

deseada DP

Densidad del explosivo

Pe

= 18 m

= 0,87 kg/m

3

Las etapas de clculo son:

. Abaco 1. Se dibuja la recta que une FE, = 3 con

DP = 18 Yse obtiene el consumo especfico de

explosivo

CE = 0,592 kg/m 3.

. Abacoll. SetrazalarectaqueuneD=152mmy

Pe= 0,87 kg Ysedetermina laconcentracin lineal

de explosivo

q,

= 15 kg/ml.

. Se calculan los valores de C y Cl considerando

que K y Kl son iguales a 1, lo cual implica que de

momento la piedra y el espaciamiento son igua-

les:

10,66 X q,

C = CE X Kl

Cl = 0,3 X K x C

H

Abaco 111. Conociendo C y Cl se calcula

C3 =

1.400 Y

pasando a la derecha del baco haciendo

C l y C 3 iguales a Cl y C3, respectivamente, se

determina la piedra B = 3,6 m.

Se calcula la longitud de carga dentro de los ba-

rrenos.

I = H

- K

x B = 7,5

-

3,6 = 3,9 m

. Abaco 11.Se dibuja la recta que une I = 3,9 m

con q, = 15 kg/m para obtener la carga total por

barreno Qb =

68kg.

. Abaco IV. Utilizando ese baco y la Tabla de

Factores de la Volabilidad se determina la piedra

ptima con FE= 3, FV= 2,6 YBo=

3,9 m.

. Se comparan los valores

de B y Bo.Si los valores

son aproximadamente iguales se dispone de toda

ABACO IV

RG TOTAL

POR

BARREN.,o,Qb(Kg)

1350

FACTOR DE

VOLABILlDAD, FV

2,76

2,70

900

PIEDRA OPTIMA

Bo

10,5

675

540

450

9

/_,2,60

........

./

/ _,

........

./

........

/ fE,

4,~ I 2.0

I

2.2

2.4

2.6

2.8

3.0

3.2

3.4

3.6

3.8

4.0

4.2

4.4

7,5

315

2,50

6

225

2,40

180

135

FV

1.90

2.04

2.18

2.32

2.46

2.60

2.73

2.70

2.57

2.43

2.30

2.17

2.03

1,90

2,30

2,20

2,10

2,00

la informacin para calcular el resto de los pa

metros de la voladura, pues el retacado y el esp

ciamiento se determinan con:

S = Kl X B

T = K x B

9.0 Si B YBo no son iguales, como en este caso,

Y Kl se corregirn reducindolos. D Appolon

utiliza una regla de dedo que es Kl = K3 para

nuevo tanteo. Por eso, si K se elige como

entonces Kl = 0,51. Estos valores se emple

entonces en las ecuaciones de C

y Cl. El proce

se repite hasta conseguir que By Bo sean igual

pndice I

FORMUL S DE C LCULO

DE ESQUEM S DE

VOL DUR S EN NCO

La Piedra, como se ha indicado, es la variable g

mtrica ms crtica en el diseo de una voladura. P

su determinacin, desde hace varias dcadas, se h

llevado a cabo numerosas investigaciones y se

desarrollado diferentes metodologas de clculo.

En la matriz de la Tabla 20A.1 se indican las frmu

de clculo de la Piedra ms conocidas, que se expon

a continuacin, y las variables que entran en juego

cada una de ellas.

Las expresiones ms completas requieren el con

cimiento de un gran nmero de datos que en la mayo

de los casos no se conocen con exactitud, pues

caractersticas de los lugares donde se realizan

voladuras cambian con mucha frecuencia y no es r

table un estudio global detallado.

Por ello, los autores de este manual consideran q

en un futuro prximo todas las ecuaciones clsicas

a quedar como herramientas de diseo de las primer

voladu ras tentativas y que despus con la caracteriz

cin de las rocas por medio de la monitorizacin d

perforacin de barrenos pasarn a determinarse

esquemas ptimos o las cargas de explosivo en ca

barreno para una malla establecida.

9L.../,/

67,5

45

31,5

22,5

lB

13,5


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BLA 2 A 1 MATRIZDE COMPARACION DE FORMULAS DE CALCULO DE LA PIEDRA EN VOLADURAS E

BANCO

1== iL

c

F iL~C --r u

U\

O(L\~T~N ~~T

Por otro lado, cuando

se

emplean explosivos de

otencia distinta a los utilizados en unas condiciones

adas con unesquema establecido, el nuevovalor de la

edra se calcular con la siguiente expresin:

teniendo la misma relacin S/B que en el esquem

original.

En el caso de cambiar el dimetro de perforacin,

nuevo es.quema geomtrico de la voladura se establ

cer a partir de la nueva piedra, obtenida con:

z

(j)

--' a:

z

PARAMETROS UTILIZADOS

w

w

Z

O

1-

O O

(j)

::.::: w

-

LL

1

O


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ANDERSEN 1952

B = K x y15 X[

=

Piedra (pies)

=

Dimetro (pies)

= Longitud de barreno (pies)

=

Constante emprica

Como

en muchos casos obtuvo buenos resultados

ciendo K = 1 Y tomando el dimetro en pulgadas, la

presin anterior quedaba en la prctica

como:

B=~

D = Dimetro del barreno (pulgadas)

Esa frmula no tiene en cuenta las propiedades de

plosivo ni de la roca.

El valor de la piedra aumenta con la longitud del

rreno, pero no indefinidamente

como

sucede en la

FRAENKEL 1952

R X LO,3 X 10,3 X D

O,8

B = v

50

= Piedra (m)

= Longitud del barreno (m)

= Longitud de la carga (m)

= Dimetro del barreno (m m)

v = Resistencia a la voladura, oscila entre 1 y 6 en

funcin del tipo de roca.

.

Rocas con alta Resistencia a la Compresin

(1,5)

.

Rocas con baja Resistencia a la Compresin

(5).

En la prctica se emplean las siguientes relaciones

B se reduce a 0,8 B < 0,67 L.

I se toma

como 0,75

L.

S debe ser menor de 1,5 B.

1'

PEARSE 1955

Utilizando el concepto de la energa de deformacin

r unidad de volumen obtuvo la siguiente ecuacin:

,

[

PD

]

2

B = KvX 10-3 X D x --::r

Piedra mxima

(m)

= Constante que depende de las caractersticas

4.

HINO 1959

La frmula de clculo propuesta por Hino es:

- ~

(

PD

)

'/n

B- -

4 RT'

donde:

B = Piedra (m).

D = Dimetro del barreno (cm).

PD = Presin de detonacin (kg/cm2)

RT' = Resistencia dinmica a traccin (kg/cm2)

n = Coeficiente caracterstico que depende d

binomimio explosivo-roca y que se calcula

partir de voladuras experimentales en crter.

n

=

PD

log RT'

Do

log 2 d/2

donde:

Do = Profundidad ptima del centro de gravedad d

carga (cm), determinada grficamente a partir

los valores de la ecuacin:

Dg = 1I.Ve 1/3

donde:

d = Dimetro de la carga de explosivo.

Dg = Profur,didad del centro de gravedad de la carg

1 = Relacin de profundidades ~,,

De

De = Profundidad crtica al centro de graved

de la carga.

I.

= Constante volumtrica del crter.

Ve = Volumen de la carga usada.

5.

ALLSMAN 1960

=

vi

Impulso x g = -

PD x D x 1t x g

ma> V

.

1t X p, X U p, X U

donde:

Bma, = Piedra mxima (m).

PD = Presin de detonacin media

N/m2),

1t = Duracin de la presin de detonacin (s)

1t = 3,1416.

p, = Peso especfico de la roca

N/m ).

u = Velocidad mnima que debe impartirse a


6/15

ASH 1963

B (pies) = KB XD (pulg)

12

nde KB depende de la clase de roca y tipo de

plosivo empleado.

TABLA 2 A 2

Profundidad de barreno

L = KL X B (KL entre

1,5 y 4)

Sobreperforacin (Kj entre

0,2 y 0,4)

T = K, x B (K, entre

0,7 y 1)

8 = K, x B,

J = Kj x B

Retacado

Espaciamiento

K, = 2,0 para iniciacin simultnea.

K, = 1,0 para barrenos secuenciados con

mucho retardo.

K, = entre 1,2 Y 1,8 para barrenos secuen-

ciados con pequeo retardo.

LANGEFORS 1963

Langefors y Kihlstrom proponen la siguiente expre-

in para calcular el valor de la Piedra Mxima Bma, .

Bma, = ~.

. 33

V

p, x PRP

e x f x (8/B)

ma,= Piedra mxima (m).

= Dimetro del barreno (mm).

= Constante de roca (calculada a partir de c).

= Factor de fijacin. Barrenos verticales

f

= 1.

S/B -

Relacin Espaciamiento/Piedra.

Pe = Densidad de carga (kg/dm3).

PRP = Potencia Relativa en Peso del explosivo

(1 - 1,4).

La constante c es la cantidad de explosivo n

saria para fragmentar 1 m 3 de roca, normalmen

voladuras a cielo abierto y rocas duras se toma c =

Ese valor se modifica de acuerdo con:

B = 1,4 ~ 15 m

B < 1,4 m

e = c + 0,75

e = 0,07/B + c

La piedra prctica se determina a partir de:

B = Bma> - e - db x H

donde:

H = Altura de banco (m).

e = Error de emboquille (m/m).

db = Desviacin de los barrenos (m).

8.

HANSEN 1967

Hansen modific la ecuacin original propuesta

Langefors y Kihlstrom llegando a la siguiente ex

sin:

Qt = 0,028

(

~ + 1,5) x B2+ 0,4 x F, (~ + 1,5)

donde:

Qb = Carga total de explosivo por barreno (kg).

H = Altura de banco (m).

B = Piedra (m).

F, = Factor de roca (kg/m3).

Los factores de roca F, se determinan a parti

la siguiente tabla.

TABLA 2 A 3

9. UCAR 1972

CLASEDEROCA

TIPODEEXPLOSIVO

BLANDA

MEDIA DURA

.

Baja densidad (0,8 a 0,9

g/cm 3) y baja potencia

30 25 20

. Densidad media (1,0 a 1,2

g/cm ) y potencia media

35

30 25

.

Alta densidad (1,3 a 1,6

I

35

/cm

3) y alta potencia

40

30

F,

RC RT

TIPO DE ROCA

(kg/m3)

(MPa)

(MP

I

0,24

21

O

1I

0,36

42

0,

111

0,47

105

3,

IV

0,59

176 8,


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= Piedra (m).

= Altura de banco (m).

I =

Concentracin de carga (kg/m).

El valor de B se obtiene resolviendo la ecuacin de

gundo grado anterior.

Las hiptesis de partida de este autor son:

Consumo especfico de explosivo (0,4 kg/m3).

Carga total de explosivo por barreno (kg)

Qb = 0,4 x B x S x H.

Concentracin lineal de carga (kg/m)

q I = Pe X (D/36)2.

Longitud de carga (m) I

= H

- B + B/3.

Espaciamiento igual a la Piedra.

= Densidad de explosivo (g/cm 3).

= Dimetro de carga (mm).

= Espaciamiento (m).

. KONYA (1972)

[

P

]

0.33

B = 3,15 x d x ~

= Piedra (pies).

=

Dimetro de la carga (pulgadas).

= Densidad del explosivo.

= Densidad de la roca.

El espaciamiento se determina a partir de las si-

ientes expresiones.

.

Barrenos de una fila instantneos.

H < 4B

S =

~

2B

3

H ~ 4B S = 2B

.

Barrenos de una .fila secuencigtdos.

H < 4B

S =

~7B

8

S = 1,4 B~ 4B

.

Retacado

Roca masiva

Roca estratificada

T=B

T = 0,7B.

. FLDESI (1980)

/ Pe

B = 0,88 x D x V m x CE

donde:

B = Piedra (m).

D = Dimetro del barreno (mm).

Pe = Densidad del explosivo dentro del barre

(kg/m3).

CE = Consumo especfico de explosivo (kg/m3).

m

= 1

+

0,693

I (Pex VD2) -In RC - 1,39

siendo:

VD = Velocidad de detonacin del explosivo (m

RC = Resistencia a compresin de la roca (MPa)

En el caso de secuencias instantneas se to

2,2 < m < 2,8, Y para secuencias con microrretard

1,1 < m < 1,4.

Otros parmetros son:

-

Espaciamiento S = m x B

- Distancia entre filas Br = 1,2 x B

B x VD

Retacado T = 1,265 x- X

\

/-

VC

siendo P, la densidad del material de retaca

en el barreno.

- Sobreperforacin J = 0,3 x B

12.

PR ILL T (1980)

A partir de la frmula de Oppenau propone la

guiente expresin para el clculo de B:

B3 + B2 x (H x K)

-

D

VD

]

2

]

000 x (H +

J

-

T) X D2 =

10 x RC

-[ 2,4 x r. x [

donde:

= Piedra (m), S = B.

= Altura de banco (m).

= Constante (12,5 para excavadora de cable

y 51 para dragalina).

Pe = Densidad del explosivo.

VD = Velocidad de detonacin del explosivo (mi

J = Sobreperforacin (m).

B

H

K


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El valor de B no puede determinarse directamente,

r lo cual es necesario disponer de un microordena-

r para calcularlo por aproximaciones sucesivas.

. LOPEZ JIMENO, E 1980)

Modific la frmula de Ash incorporando la veloci-

d ssmica del macizo rocoso, por lo que resulta:

B = 0,76

x x

= Piedra m).

= Dimetro del barreno pulg) .

= Factor de correccin en funcin de la clase de

roca y tipo de explosivo. F

=

f, x fe.

f,

=

[

fe = [

2,7 x 3500

]

0,33

p,

X

VC

PeX VDZ

]

0,33

1,3 X

3660Z

= Densidad de la roca g/cm 3).

C = Velocidad ssmica de propagacin del macizo

rocoso mis).

e = Densidad de la carga de explosivo g/cm 3).

= Velocidad de detonacin del explosivo mis).

La frmula indicada es vlida para dimetros entre

65 y 250 mm. Para barrenos ms grandes el valor de la

iedra se afectar de un coeficiente reductor de 0,9.

. KONYA 1983)

B =

[

~

+

1,5

] x d

-/

= Piedra pies).

e = Densidad del explosivo.

, = Densidad de la roca.

= Dimetro de la carga pulg),

tras variables de diseo determinadas a partir de la

edra son:

Espaciamento pies):

.

Barrenos de una fila instantneos

. Barrenos de una fila secuenciados

H


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donde:

Pr = Peso especfico de la roca.

VC = Velocidad ssmica de la roca (pies/s).

Presin de detonacin del explosivo:

[

VD

]

2

PD

-

0,418 x Pe X ~

0,8 x Pe + 1

siendo:

= Densidad

del explosivo.

D = Velocidad de detonacin del explosivo (pies/s).

Consumo Especfico Caracterstico CEC

= ~

PD

Espaciamiento entre barrenos

s

=

3V

Po X d2

CEC

donde:

d

=

Dimetro de la carga (Pulgadas).

Pied ra

Retacado

Sobreperforacin

B = S x 0,833

T=B

J = (0,3 - 0,5) x S

. OLOFSSON 1990

Olofsson a partir de la frmula de Langefors propone

siguiente expresin simplificada:

Bmx = K x -Vqfx R1 x R2 XRs

donde:

K= Constanteque depende del tipo de explosivo:

Explosivos gelatinosos 1,47

Emulsiones 1,45

ANFO 1,36

*r

f = Concentracin de la carga de fondo del explosivo

elegido (kg/m).

1 = Factor de correccin por inclinacin de los barre-

nos.

2 = Factor de correccin por el tipo de roca.

s = Factor de correccin por altura de banco.

Los factores de correccin R1 y R2 se determinan

ara las diferentes condiciones de trabajo con las

uientes tablas:

TABLA 20A.4

TABLA 20A.5.

Cuando la altura de los bancos satisface H < 2Bm

los dimetros de perforacin son menores de 102 mm

valor de Rs se obtiene con la expresin:

R3 = 1,16 - [,16 ~1 ]

donde:

H1= Altura de banco actual

H2 = Altura de banco = 2Bmax (H2 > H1)

Para calcular la piedra prctica se aplica la misma

mula que en el mtodo de Langefors.

18. RUSTAN 1990

La frmula de la piedra para minas a cielo abierto

B= 18,1 . DO,689(+ 52 valor mximo esperado

- 37 parael valormnimo)

donde:

D = Dimetro de los barrenos (entre 89 y-311 mm)

Esta frmula se obtuvo por anlisis de regresi

partir de una poblacin de 73 datos, con un coeficie

de correlacin de r = 0,78.

Para minas subterrneas, a partir de 21 datos rea

la frmula de la piedra es:

B = 11,8.

DO,6S0

(+ 40 valor mximo esperado

- 25 para el valor mnimo)

siendo:

D = Dimetro de los barrenos (entre 48 y 165 mm)

y el coeficiente de correlacin r = 0,94.

Inclinacin

00:

1 10:1 5:1

3:1

2:1 1:

R1

0,95

0,96 0,98 1,00

1,03 1,1

Constante de

roca c

0,3

0,4

0,5

R2

1,15

1,00 0,90


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Asignatura: Perforacin y Voladura II

MATERIAL DE ESTUDIO:

Tema: FRMULAS DE CALCULOS DE ESQUEMAS DE VOLADURA EN BANCOS.

Compilado y adaptadode:

EXSA S.A. , Edicin Especial, Manual de Prctico de

Voladura Per, 2000.

Material preparado con f ines d e estudio de alumnos del curs o de Perforacin y

Voladura de la Universidad Cont inental .


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Aunque no es propsito de este manual detallarlas, semencionan algunas, como referencia.

7. Frmula de Andersen

Considera que el burden es una funcin del dimetro y

longitud del taladro, describindola as:

B = ( x L)

Donde:

B : burden. : dimetro del taladro, en pulgadas.L : longitud del taladro, en pies.

La relacin longitud de taladro-burden o altura de banco,influye sobre el grado de fragmentacin.

8. Frmula de Langefors

Considera adems la potencia relativa del explosivo, el gradode compactacin, una constante de la roca y su grado de

fracturamiento, mediante la siguiente frmula:

B = (db/33) x (P x S)c x f x (E/B)

Donde:

B : burden, en metros.P : grado de compactacin que puede estar entre

1,0 y 1,6 kg/dm3.

S : potencia relativa del explosivo (por ejemplo de1,3 para una Gelatina Especial).

c : constante para la roca, generalmente entre0,45 y 1,0.

f : grado de fractura. Para taladro vertical el valores de 1,0.

E : espaciamiento entre taladros.E/B : radio de espaciamiento a burden.db : dimetro de broca.

Empleando valores mtricos para esta frmula tenemos:

P = 1,25 kg/dm3

S = 1,0c = 0,45f = 1,0E = 1,25

B = (db/33) x (1,25 x 1)0,45 x 1 x (1,25/B)

B = db/22; si consideramos que el dimetro de broca db = 75

mm (3) tendremos:

B = 75,9/22 = 3,5 m (11,3 pies)

Languefors muestra una relacin que determina el radio dedimetro de broca a burden.

9. Frmula de C. Konya

Basada en las teoras del Dr. Ash. Determina el burden conbase en la relacin entre el dimetro de la carga explosiva y ladensidad, tanto del explosivo como de la roca, segn:

B = 3,15 ex 3 er

Donde:

B : burden, en pies.e : dimetro del explosivo, en pulgadas.

e : densidad del explosivo.r : densidad de la roca.

Ejemplo:

Para un taladro de 3 de dimetro a cargarse con un ANFO de0,85 de densidad, en una roca calcrea de 2,7 de densidad, elburden deber ser de:

e = 3

e = 0,85

r = 2,70

Luego:

B = 3,15 x 3 x 3 0,85 = 6,4 pies2,70

10. Frmula de Ash

Considera una constante kb que depende de la clase de rocay tipo de explosivo empleado:

B = (kb x )12

Donde:

B : burden. : dimetro de taladro.kb : constante, segn el siguiente cuadro:

CLASE DE ROCACLASE

DEROCA

DENSIDAD(g/cm3) BLANDA MEDIA DURA

Bajadensidady potencia

0,8 a 0,9 30 25 20

Densidady potenciamedias

1,0 a 1,2 35 30 25

Altadensidady potencia

1,2 a 1,6 40 35 30

Estas constantes varan para el clculo de otros parmetros,como se indica:

- Profundidad de taladroL = (Ke x B),(Ke entre 1,5 y 4)

- Espaciamiento

E = (Ke x B)

Donde:

Ke = 2,0 para iniciacin simultnea de taladros.Ke = 1,0 para taladros secuenciados con retardos

largos.

CAPITULO 9

155


12/15

Ke = 1,2 a 1,8 para taladros secuenciados con retardoscortos.

- Longitud de taco

T = (Ks x B), (Ks entre 0,7 y 1,6).

- Sobreperforacin

SP = (Ks x B), (Ks entre 0,2 y 1).

El burden se mantiene para la primera y dems filas detaladros con salidas paralelas, pero se reduce cuando lostaladros se amarran en diagonal (Corte V y Echeln).

11. Espaciamiento (E)

Es la distancia entre taladros de una misma fila que sedisparan con un mismo retardo o con retardos diferentes ymayores en la misma fila.

Se calcula en relacin con la longitud del burden, a lasecuencia de encendido y el tiempo de retardo entre taladros.

Al igual que con el burden, espaciamientos muy pequeosproducen exceso de trituracin y craterizacin en la boca deltaladro, lomos al pie de la cara libre y bloques de gran tamaoen el tramo del burden. Por otro lado, espaciamientosexcesivos producen fracturacin inadecuada, lomos al pie delbanco y una nueva cara libre frontal muy irregular.

En la prctica, normalmente es igual al burden para malla deperforacin cuadrada E = B y de E = 1,3 a 1,5 B para mallarectangular o alterna.

Para las cargas de precorte o voladura amortiguada (Smoothblasting) el espaciamiento en la ltima fila de la voladurageneralmente es menor: E = 0,5 a 0,8 B cuando se pretendedisminuir el efecto de impacto hacia atrs.

Si el criterio a emplear para determinarlo es la secuencia desalidas, para una voladura instantnea de una sola fila, elespaciado es normalmente de E = 1,8 B, ejemplo para unburden de 1,5 m (5) el espaciado ser de 2,9 m (9).

Para voladuras de filas mltiples simultneas (igual retardo enlas que el radio longitud de taladro a burden (L/B) es menorque 4 el espaciado puede determinarse por la frmula:

E = (B x L)

Donde:

B : burden, en pies.L : longitud de taladros, en pies.

En voladura con detonadores de retardo el espaciadopromedio es aproximadamente de:

E = (1,4 x B)

Si el criterio a emplear en taladros de mediano dimetro es laresistencia a comprensin, para roca blanda a media variarde 50 a 45 y para roca dura a muy dura de 43 a 38 . Siadems de la resistencia se involucra el tipo de explosivo,para taladros de medio a gran dimetro se puede considerarlo siguiente:

- Con Examony ANFO:

Para roca blanda a media : E = 27 a 33 .Para roca dura a muy dura : E = 25 a 24 .

- Con emulsiones y ANFO Pesado:

Para roca blanda a media : E = 37 a 45 .Para roca dura a muy dura : E = 35 a 34 .

12. Radio longitud a burden ( L/B)

La relacin ideal de longitud a burden es de 3:1 que sirve dereferencia para comprobar el burden y dimetro ptimos,mediante tanteos con diferentes dimetros hastaaproximarnos lo ms posible a 3, en base al burden obtenidocon la frmula de Konya.

Ejemplo, teniendo los siguientes valores:

Dimetro del explosivo : 3.Densidad del explosivo : 0,85.Densidad de la roca : 2,70.Longitud de taladro : 25 pies (7,62m).

B = 3,15 x 3 x 3 0,85 = 6,4 pies2,70

Comprobacin:

Longitud : 25 pies.Burden : 6,4

Si: L = 25 = 3,9B 6,4

Valor muy elevado al pasarse de 3, por lo que deberajustarse una de las variables. Densidad del explosivo(cambiando el tipo) o el dimetro del explosivo (cambiando eldimetro del taladro), que es ms aceptable, ya que si el radioresulta muy alto, el burden puede ser incrementado, con loque disminuye el nmero de taladros; por otro lado, es difcilconsiderar un explosivo con densidad menor de 0,85.

Tanteando nuevamente con la frmula, para un dimetro de 5el resultado ser de B = 10,7 pies aplicando la prueba:

L = 25 = 2,3B 10,7

Este valor es muy corto respecto a 3. Tanteando otra vez conla misma frmula pero con dimetro de 4, el resultado ser B= 8,5 pies. Aplicando la prueba:

L = 25 = 2,92B 8,7

Que es un valor adecuado muy cercano a 3.

Por tanto, en estos ejemplos el burden ideal ser de 8,5 (2,6m) para un taladro de 4 de dimetro (101 mm) y 25 pies (7,62m) de longitud, cargado con explosivo de baja densidad (0,85g/cm

3), a granel.

c. Clculo y distribucin de la carga explosiva

1. Columna explosiva

Es la parte activa del taladro de voladura, tambindenominada longitud de carga donde se produce la reaccinexplosiva y la presin inicial de los gases contra las paredes

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del taladro. Es importante la distribucin de explosivo a lolargo del taladro, segn las circunstancias o condiciones de laroca. Usualmente comprende de 1/2 a 2/3 de la longitud total ypuede ser continua o segmentada.

As pueden emplearse cargas slo al fondo, cargas hastamedia columna, cargas a columna completa o cargas

segmentadas (espaciadas, alternadas o Deck charges) segnlos requerimientos incluso de cada taladro de una voladura.

La columna continua normalmente empleada para rocasfrgiles o poco competentes suele ser del mismo tipo deexplosivo, mientras que para rocas duras, tenaces ycompetentes se divide en dos partes: La carga de fondo (CF)y la carga de columna (CC).

a. Carga de fondo (CF)

Es la carga explosiva de mayor densidad y potencia requeridaal fondo del taladro para romper la parte ms confinada ygarantizar la rotura al piso, para, junto con la sobreperforacin,mantener la razante, evitando la formacin de resaltos olomos y tambin limitar la fragmentacin gruesa con presenciade bolones.

Su longitud es normalmente equivalente a la del burden msla sobreperforacin: B + 0,3 B; luego:

CF = (1,3 x B)

No debe ser menor de 0,6 B para que su tope superior est almenos al nivel del piso del banco. Se expresa en kg/m o lb/piede explosivo. Los productos usualmente empleados son:ANFO aluminizado, hidrogeles Slurrex, emulsionessensibilizadas, Examon-Vo ANFOs Pesados como Slurrex-APde 30/70 a 60/40, en razn a que la energa por unidad delongitud en el fondo del taladro debe ser al menos dos vecesmayor que la requerida para romper la roca en la partesuperior.

Si se toma en consideracin la resistencia de la roca y eldimetro de la carga, la longitud de la carga de fondo variarentre 30 para roca fcil a 45 para muy dura.

El cebo iniciador o boosterdebe colocarse en esta parte de lacarga, preferentemente al nivel del piso del banco, para sumayor efectividad.

b. Carga de columna (CC)

Se ubica sobre la carga de fondo y puede ser de menosdensidad, potencia o concentracin ya que el confinamientode la roca en este sector del taladro es menor, emplendosenormalmente ANFO convencional, Examon-P o ANFOPesado en relaciones de 10/90 a 20/80.La altura de la cargade columna se calcula por la diferencia entre la longitud deltaladro y la suma la carga de fondo ms el taco.

CC = L (CF + T)Usualmente CC = 2,3 x B.

Aos atrs, en los grandes tajos se empleaban cartuchos omangas de hidrogel (Slurrex 40, Slurrex 60 o Slurrex 80)como carga de fondo cuando se requera reforzar la cargainiciadora en taladros secos o en taladros con presencia deagua, llenndose el resto de la columna con ANFO.

Actualmente, con la posibilidad de poder preparar mezclas deemulsin-ANFO de diferentes proporciones en los camionesmezcladores-cargadores (camiones fbricas), es comn cargacon ANFO Pesado en relaciones de 10/90 a 60/40, con una

longitud de (10/15) al fondo y completar la carga decolumna con ANFO normal.

c. Cargas segmentadas o espaciadas

Normalmente se emplean cargas continuas en taladros de

pequea o mediana longitud, pero en taladros largos o enaquellos que se requiera disminuir la energa peromantenindola distribuida en toda su longitud, se empleancargas espaciadas con tacos inertes intermedios y con uniniciador en cada una para garantizar su salida. Estas cargaspueden ser del mismo tipo de explosivo o emplearse uno demayor densidad o potencia en la primera carga al fondo. Lassalidas pueden ser simultneas o con diferentes tiempos desalida para cada una, mediante retardos en orden ascendenteo descendente, segn el diseo de la voladura o los efectosque se quieran obtener.

d. Carga especfica (CE)

Llamado tambin consumo especfico o factor de carga(Powder factor).

Es la cantidad de explosivo necesaria para fragmentar 1 m3

oyd

3de roca. Se expresa en kg/m o lb/yd.

CE = (Total de explosivo utilizado, en kg)(Total de m3rotos cubicados)

La carga especfica es una excelente unidad referencial parael clculo de la carga total de un disparo, pero no es el mejorparmetro de por s, ya que la distribucin de este explosivoen la masa de la roca mediante los taladros tiene graninfluencia en los efectos de fragmentacin y desplazamiento,es decir, en el resultado de la voladura.

As, a igualdad de carga especfica, una voladura efectuadacon taladros de pequeo dimetro muy prximos entre sresultar con mejor fragmentacin que si se utilizan taladrosde gran dimetro pero ms espaciados.

Usualmente se determina con base en la cantidad deexplosivo utilizado por m

3de roca volada en varios disparos,

incluso diferenciando varios tipos de roca, considerandovalores promedio para el clculo de los disparossubsiguientes.

Otros valores utilizados para estimar la carga requerida paraun disparo son: el factor de energa del explosivo en kcal/kgconjugado con las caractersticas mecnicas de la roca, comosu mdulo de resistencia elstica (mdulo de Young),resistencia a comprensin-tensin, densidad, etc. En voladura,la cantidad de explosivo utilizado deber ser muy prxima a lomnimo necesario para desprender la roca. Menos cargasignifica tener una voladura deficiente y, por el contrario, unexceso de carga significa mayor gasto y mayores riesgos deaccidentes, debindose tenerse en cuenta que el exceso decarga colocado en el taladro origina una proyeccin cuya

energa es proporcional a dicho exceso por m

3

, estimndoseque el centro de gravedad de la masa de la voladura podradesplazarse varios metros hacia adelante por cada 0,1 kg/m

3

de exceso de carga, siendo an mayor el riesgo de proyeccinde trozos pequeos a distancias imprevisibles (Flying rock).

e. Estimacin de cargas

Volumen a romper por taladro = Malla por altura de taladro.

V = (B x E x H) = m3por taladro

Tonelaje: volumen por densidad de la roca o mineral.

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f. Volumen de explosivo

Dimetro de taladro por longitud de la columna explosiva(columna continua) o por la suma de las cargas segmentadas.

Ve = ( x Ce), en m3

g. Factor de carga (FC)

Es la relacin entre el peso de explosivo utilizado y el volumende material roto.

FC = (We/V)

h. Tonelaje roto

El tonelaje roto es igual al volumen del material rotomultiplicado por la densidad de dicho material.

Tonelaje = (V x r)

i. Carga especfica para cada taladro en voladuras devarias hileras

- Primera fila (burden a la cara libre frontal inicial):

Ce = (H SP) x E x (B + T/2) x FC, en kg.

- Para la segunda fila y subsiguientes:

Ce = (H SP) x E x B x FC, en kg.

Donde:

Ce : carga explosiva, en kg.H : profundidad de taladro.

BANCO DE VOLADURA NOMENCLATURA

rea de influencia

Burden (B)

Cresta

Espaciamiento(E)

Sobrerotura hacia atrs(Back break)

Dimetro detaladro ()

Alturadebanco

Sobreroturalateral

Taco

Distancia alborde del banco

(Burden)

Alturade columnaexplosiva

ngulo de talud(cara libre)

Pie debanco

Pie de banco

Longitud de perforacin (L)

3Relaciones B/H:

1 : 12 : 13 : 11

90

Sobreperforacin (SP)

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SP : sobreperforacin.E : espaciamiento entre taladros.B : burden.T : piso quedado.FC : factor de carga (por tipo de roca, tendr que

definirse para cada caso en especial).

j. Perforacin especfica

Es el nmero de metros o pies que se tiene que perforar porcada m

3de roca volada.

(L/H)(B x E)

Donde:

L : profundidad del taladro (altura de banco (H) 0,3 B).

H : altura de banco.B : burden.E : espaciamiento.

k. Factor de perforacin (FP)

FP = (H/B) x E x H, en m/m3

Luego:Perforacin total

FP x volumen total

l. Clculo general para carga de taladro

(0,34 x 2x e), en lb/pie

Donde:

0,34 : factor.

: dimetro del taladro, en pulg.

e : densidad del explosivo a usar, en g/cm3

Ejemplo:

= 9; e =1,35.

Luego: 0,34 x (9)2

x 1,35 = 37,18 lb/pie

En unidades del Sistema Internacional:

55,33 kg/m aproximadamente

m. Densidad de carga (Dc)

Dc = 0,57 x ex 2x (L T)

Donde:

Dc : densidad de carga, en kg/tal.0,57 : factor. : dimetro del taladro, en pulg.

e : densidad del explosivo a usar.L : longitud de perforacin.

T : taco.

Ejemplo:

= 6,5.

e = 0,80 (ANFO).L = 13,5 m (longitud de taladro).T = 5 m (taco).

Luego: 0,57 x 0,80 x (6,5)2= 19,27 kg

0,80 x (6,5)2 x 0,57 = 19,27 kg/m

19,27 kg/m x (13,5 5) = 163,8 kg/taladro

VOLADURA DE BANCOS NOMENCLATURA

Burden

Nivel del banco

Rotura hacia atrs(Back break)

Carga de columnas

Carga de fondo

Primero cebo

Longituddeltaladro

A

lturadebanco

Sobreperforacin

Inclinacin del taladro

Taladro auxiliar(De pie o de base)

Bancos bajos, con una fila de taladros: Bancos altos:

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Perforacion y Voladura II- Temas _12

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