Voladura a CA

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DISEÑO DE VOLADURAS A CIELO ABIERTO Ing. César Ayabaca P.

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manual de voladura

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DISEÑO DE VOLADURASA CIELO ABIERTO

Ing. César Ayabaca P.

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VOLADURAS A CIELO ABIERTO

Muy utilizadas en explotación minera decanteras de caliza para la industria del cemento,algunas minas de materiales de construcción yen minas de otros minerales.

En Obras civiles muchos tipos de trabajosinvolucran el uso de explosivos como carreteras,presas, poliductos, y canales de riego.

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EXPLOTACION MINERA A CIELO ABIERTO

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CARRETERA BAÑOS PUYO

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EXPLOSION

1 tn de TNT libera 4000veces mas energía quela necesaria paralevantar un auto de 1 tna 100m.

Detonación nuclearlibera de 10001´000.000 veces mayor

1 kiloton = energia liberadapor 1.000 tn de TNT

energia que unadetonación química.

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DEFLAGRACION

· Es una reacción química que se mueverápidamente a través del materialexplosivo y libera calor o flamavigorosamente la reacción se muevedemasiado lenta para producir ondas dechoque significativas y fracturación de laroca. Ejemplo encendido de una mechade seguridad. Una VOD de 1000 m/s eslímite entre detonación y deflagración.

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DETONACION

· En una detonación la reacción química semueve a través del material explosivo a unavelocidad mayor que aquella del sonido a travésdel mismo material. Se forma una onda dechoque supersónica a través del explosivo. Losgases tienen temperaturas de 3000 a 7000 F ypresiones altas de rango de 20 a 100 Kbars100.000 atmósferas o 1.5 millones de libras/pul2.Estos gases se expanden rápidamente,producen onda de choque en el mediocircundante.

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· Zona de reacción primaria es el área en la cualempieza la descomposición química y es limitadapor el plano de Chapman-Jouquet.

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DISEÑO DE VOLADURAS

·

·

·

·

·

·

·

Tipo de roca y condiciones geológicas.

Propiedades físico-mecánicas de la roca.

Volumen de roca a ser volada.

Trabajos de perforación.

Tipo de explosivo y propiedades.

Sistema de iniciación.

Parámetros dimensionales de la voladura.

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TIPO DE ROCA Y CONDICIONES GEOLÓGICAS

·

·

·

·

·

·

Estratificación y bandeamiento

Esquistocidad

Fracturamiento

Fallas

Contactos

Azimut de buzamiento

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· Condiciones Geológicos :

–Estructuras:Veta Débil

Taco

Explosivo

Nivel (Taco Intermedio)

Explosivo

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· Condiciones Geológicos :

–Estructuras:Estratos o Fracturas hacia el tajo:·Paredes Inestables·Sobrequiebre (Backbreak) excesivo

Estratos inclinados hacia masa rocosa:·Pata sin romper·Potencial para sobresaliente

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Efectos de la Geología· La Fragmentación será

controlada por las fracturasexistentes.

· Los patrones de perforaciónmás pequeños minimizan losefectos adversos de las grietasy fracturas.

· Tener presente que patronesde perforación mejoran oempeoran la distribución de laenergía.

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· Condiciones Geológicas :

–Estructuras Cont.

Juntas paralelas a cara libre:·Buen control de talud·Puede ser mejor orientación paracontrol de talud.

Juntas anguladas a cara libre:·Cara libre blocosa·Quebrado al final excesivo

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· Factores Geológicos :

–Estructuras:Cavidades cerca de la superficie

use tubo de carga y reducirpatrón contiguo.

CavidadesProfundas y

pequeñaspueden serrellenadas

Vacíos grandesal fondo deben

ser tapados

Taco

Carga

Tapón

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PROPIEDADES FÍSICO-MECÁNICAS DE LAROCA

· Resistencia a la compresión

· Resistencia a la tensión

· Frecuencia sísmica

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CLASE DE FORMACION VELOCIDAD DE PROPAGACIÓNDE LA ONDA SISMICA

LONGITUDINAL( m/s)

CAPA METEORIZADA

ALUVINES MODERNOS

ARCILLAS

MARGAS

CONGLOMERADOS

CALIZAS

DOLOMITAS

SAL

YESO

ANHIDRITA

GNEIS

CUSRCITAS

GRANITOS

GABROS

DUNITAS

DIABASAS

300 – 900

350 – 1500

1000 – 2000

1400 – 4500

2500 – 5000

4000 – 6000

5000 – 6000

4500 – 6500

3000 – 44000

3000 – 6000

3100 – 5400

5100 – 6100

4000 – 6000

6700 – 7300

7900 – 8400

5800 – 7100

FRECUENCIA SISMICA

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POTENCIA DELTRACTOR kw

VELOCIDAD SISMICA(m/s)

CONSUMOESPECIFICO kg

3ANFO/m

575

343

250

160

3.000

2.500

2.000

1.200

0,230

0,130

0,130

0, 080

CLASE DE FORMACION VELOCIDAD SISMICA

( m/s)

DURA

MEDIA

BLANDA

> 4000

2000 – 4000

< 2000

FRECUANCIA SISMICA

VELOCIDAD SISMICA Y CONSUMOESPECIFICO DE EXPLOSIVOS

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VOLUMEN DE ROCA PARA LA VOLADURA

· Comprende al área superficial delimitada por ellargo de frente, el ancho, y multiplicado por laaltura del banco, se obtiene el volumen de rocaa ser volado.

· El volumen de roca a producirse por voladuraestará en dependencia del régimen de trabajosde explotación que requiere la cantera paracumplir la producción establecida. Considerandoen todo momento la maquinaria a ser utilizada.

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TRABAJOS DE PERFORACION

La perforación es la primera operación en lapreparación de la voladura.

Para lo cual se deben tomar en cuenta lascondiciones de perforación:

- Diámetro de perforación

- Longitud de perforación

- Rectitud

- Estabilidad

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PERFORACION ESPECIFICA

Es el número demetros que setiene que perforarpor cada metrocúbico de rocavolada.

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EXPLOSIVOS

DINAMITAS

· Eplogel I

· Explogel IIINITROGLICERINA

· Explogel Amon

PENTOLITAS

· Booster de iniciación

· Pentolita Sísmica

· Cargas diédricas PENTRITA + TNT

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AGENTES DE VOLADURA

EMULSIONES

· Emelgrel 3000

· Emulsen 910

· Emulsen 720NITRATO DEAMONIO +HIDROCARBURO +EMULSIFICANTE

ANFOS

· Anfo normal

· Anfo AlumizadoNITRATO DEAMONID + DIESEL

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ACCESORIOS DE VOLADURA

CORDON DETONANTE

· Cordón detonante de 5 gr.

· Cordón detonante de 10 gr.PENTRITA

MECHA DE SEGURIDADPOLVORA NEGRA

FULMINANTES

· Fulminantes N° 8

· Fulminantes eléctricos

· Fulminantes no eléctricosPENT

AZIDA DE PLOMO

HMX

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METODOS DE INICIACION

· Iniciación con mecha de seguridad

· Iniciación con cordón detonante

· Iniciación no eléctrica

· Iniciación eléctrica

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INICIACION CON FULMINANTE Y MECHA

45 mm

65 mg

115 mg600 mg

6,3 mm

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INICIACION CON CORDON DETONANTE

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SISTEMA DE INICIACION NO ELECTRICA

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SERIE DE MILISEGUNDO (MS)

N° DE

RETARDO

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

SERIE MS

(Milisegundos)

4

25

50

75

100

125

150

175

200

250

N° DE

RETARDO

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

SERIE MS

(Milisegundos)

300

350

400

450

500

600

700

800

900

1000

N° DE

RETARDO

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

SERIE MS

(Milisegundos)

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1925

2050

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SERIE DE RETARDOSLP

N° DE

RETARDO

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

SERIE LP

(Milisegundos)

5

200

400

600

1.000

1.400

1.800

2.400

3.000

3.800

N° DE

RETARDO

10

11

12

13

14

15

16

SERIE LP

(Milisegundos)

4.600

5.500

6.400

7.450

8.500

9.600

10.700

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SISTEMA NO-ELECTRICO

Detonador TECNELManguera de CierreTubo de choqueCrimper

Tren de retardoCarga PrimariaPRINTEC (Azida dePlomo)Carga secundariaPETN (Pentrita)

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USOS DEL TECNEL

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INICIACIONELECTRICA

DETONADORESELECTRICOS

Inflamador electropirotécnico vaalojado en undispositivoantiestátivo ysoldado a dosalambresconductores.

Carga Primaria:Nitruro de plomo.

Carga Base:Pentrita.

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DATOS DEL PROYECTO

Tipo de roca

Densidad de la roca

Volumen de roca

Caliza32,3 g / cm310000,0 m

PERFORACION

Diámetro de perforación 3 pulgadas = 7,62 cm = 76,2 mm

EXPLOSIVOS

Booster pentolita de 450 g

Anfo normal

31,6 g / cm30,88 g / cm

ACCESORIOS

Cordón detonante 5 g

Fulminantes no eléctricos ms

Fulminantes N° 8

PARAMETROS DE VOLADURA

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BORDO Y ESPACIAMIENTO

B = BURDEN, BORDO O PIEDRA.

2dxB = 0,012 (( ----------) + 1,5 )De

droB = m

dex = Densidad explosivo g/cm3

dro = Densidad de la roca g/cm3

De = Diámetro del explosivo (mm)

S = ESPACIAMIENTO

S = 1,4 x BSe aplica para bancos altos y con retardos.

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LONGITUD DE PERFORACIÓN

· H = ( k + U) / Cos i

H = longitud de perforación (m)K = altura del banco ( m )

Se aplica la relación de rigidezóptima en la que:

K / B >= 4

K=4xB

U = Sobre perforación (m)

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Relación de Rigidez 1 2 3 4

Fragmentación

Sobrepresión de aire

Roca en vuelo

Vibración del terreno

Comentarios

Pobre

Severa

Severa

Severa

Rompimiento

trasero severoy problemasde piso. No sedispare vuelvaa diseñar

Regular

Regular

Regular

Regular

Rediseñe

si esposible

Buena

Buena

Buena

Buena

Buen control y

fragmentación

Excelente

Excelente

Excelente

Excelente

No hay

mayoresbeneficioscon elincrementode larelación derigidez arribade cuatro

RELACION DE RIGIDEZ

· Se define como la relación entre la altura del banco yla distancia del bordo.

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SOBRE-PERFORACION

Es la profundidad a la cual se perforael barreno por debajo del nivel delpiso. Para asegurarse que elrompimiento ocurra a nivel.

U = 0,3 x B

U = Sobreperforación (m)

B = Burden (m)

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PARAMETRO KONYA KONYA TECNICASUECA

BORDO

2dx

B = 0,012 (( ----------) + 1,5 )De

dro

Prv 1/3-3B = 8x 10 De ----------

Dro

Prv = Potencia relativa en volumen

Dro = Densidad de la roca g/ cm3|

B= 45 x De

ESPACIAMIENTO

1,4 x B

Iniciaciónretardaday bancos

altos

L+2B

-------------

3

Iniciacióninstantánea ybancos bajos

2B

Iniciacióninstantánea

y bancosaltos

L+7B

-------------

8

Iniciaciónretardada y

bancos bajos

1,25 x B

SOBRE

BARRENACION0,3 x B

Los barrenos por lo general norompen la profundidad total, por loque es necesario perforar mas alládel nivel del piso o cota a la cualse quiere llegar.

0,3 x B

FORMULARIO

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PARAMETRO KONYA TECNICASUECA

MODULO DERIGIDEZ

H/B

LONG. TACO0,7 x B

El taco es un material inerte y sirvepara el confinamiento de los gasesde la explosión, controla lasobrepresión y la roca en vuelo. Silas distancias de los tacos sonexcesivas , se obtendrá unafragmentación muy pobre en la partesuperior del banco y el rompimientoposterior a la última fila seincrementará.

La longitud del taco es igual a lalongitud del Bordo solamentecuando se utiliza polvo muy finocomo material de retacado.

B

Material del Taco

De (mm)

-------

20

El material más común utilizado para el taco son lasastillas de la perforación, sin embargo este materialno es recomendado puesto que el polvo debarrenación muy fino no se mantendrá en el barrenodurante la detonación. En cambio el material muygrueso tiene la tendencia a dejar huecos de aire quetambién pueden ser expulsados fácilmente.

FORMULARIO

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CONCENTRACIÓN LINEAL DE CARGA

Qbk = 0,078539 x d x De2

Qbk = Concentración de carga (kg / m)

d = densidad del explosivo (gr/cm3)

De = diámetro del explosivo (cm)

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Diámetrobarreno

Anfo

normalAnfo Al

Emulsen

910

Emulsen

720

Emulgrel

3000

Nuevo

ExplogelIII

Explogel

I

Explogel

Amonunidades

Pulgadas mm cm 0,88 0,89 1,17 1,17 1,21 1,33 1,37 1,39 3gr/cm1 25,40 2,54 0,45 0,45 0,59 0,59 0,61 0,67 0,69 0,70 kg/m

2 50,80 5,08 1,78 1,80 2,37 2,37 2,45 2,70 2,78 2,82 kg/m

3 76,20 7,62 4,01 4,06 5,34 5,34 5,52 6,07 6,25 6,34 kg/m

4 101,60 10,16 7,13 7,22 9,49 9,49 9,81 10,78 11,11 11,27 kg/m

5 127,00 12,70 11,15 11,27 14,82 14,82 15,33 16,85 17,35 17,61 kg/m

6 152,40 15,24 16,05 16,23 21,34 21,34 22,07 24,26 24,99 25,36 kg/m

7 177,80 17,78 21,85 22,10 29,05 29,05 30,04 33,02 34,02 34,51 kg/m

8 203,20 20,32 28,54 28,86 37,94 37,94 39,24 43,13 44,43 45,08 kg/m

8 1/8 206,38 20,64 29,44 29,77 39,14 39,14 40,48 44,49 45,83 46,50 kg/m

8 1/4 209,55 20,96 30,35 30,69 40,35 40,35 41,73 45,87 47,25 47,94 kg/m

8 3/8 212,73 21,27 31,28 31,63 41,58 41,58 43,00 47,27 48,69 49,40 kg/m

CONCENTRACION LINEAL DE CARGA (kg/m)

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ESQUEMA DE CARGA

Lr =

0,7 x B

3xB

CC = L – Lr - CF

CF = 1,3 x B

U = 0,3 x B

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Tiempos de retardo

– Diseño básico de Tiempos de Retardo:· Selección de retardos :

–Retardo entre filas

–Retardo entre pozos

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Roca Constante TH (ms/m)

Arenas, margas, Carbón 6,5

Algunas calizas y esquistos 5,5

Calizas compactas y mármoles, algunosgranitos y basaltos, cuarcita y algunas gneis.

4,5

Feldespato porfíricos, gneis compactos ymica, magnetitas.

3,5

RETARDOS DE BARRENO A BARRENO

th = Th x S

th = Retardo barreno a barreno (ms)

Th = Constante de retardo barreno a barrenoS = Espaciamiento (m)

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Constante TR

(ms/m)Resultado

6,5 Violencia, sobrepresión de aire excesiva,rompimiento trasero, etc.

8,0 Pila de material alta cercana a la carasobrepresión y rompimiento moderados.

11,5 Altura de pila promedio, sobrepresión yrompimiento promedio.

16,5 Pila de material disperso con rompimientotrasero mínimo.

CALCULO DE RETARDO ENTRE FILAS

tR = TR x B

tR = Retardo entre filas (ms)TR = Factor de tiempo entre filasB = Bordo ( m )

( ms / m )

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Tiempos de retardoSobre quiebre excesivo ymaterial lanzado sobre el banco

Intervalo Insuficiente entre filas(menos de 6 ms/m de burden)

Apretado

Contorno delBanco tronado

Difícil de excavar,mala fragmentación

Contorno de la pilade material tronado

Page 53: Voladura a CA

Tiempos de retardoSobre quiebre mediano

Apretado,compacto

Contorno delBanco tronado

Intervalo de tiempos cortos entrefilas (6 a 12 ms/m de burden)

Adecuado para operación de Palade carguío de material.

Contorno de la pilade material tronado

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Tiempos de retardoPoco sobre quiebre

Suelto - bien tendido

Contorno delBanco tronado

Intervalo de tiempos entre filas(12 a 30 ms/m de burden)

Adecuado para excavación decargador frontal o “castblast”

Contorno de la pilade material tronado

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