VOLADURA TAJO
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VOLADURA EN MINERIA A CIELOABIERTO
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Introduccin:La perforacin y voladura es la primera operacindel ciclo minero y sus resultados condicionan engran medida los rendimientos y los costes de lasoperaciones subsiguientes. Tanto es as que entre lostcnicos del sector se afirma que la trituracin msbarata es la que se consigue con la voladura en elpropio tajo.
Pero la eficiencia de las voladuras no slo se mide atravs de la fragmentacin alcanzada, sino por unconjunto de factores relacionados entre s, entre losque cabe destacar la forma en la que se consumela energa desarrollada por los explosivos, laintensidad de las alteraciones ambientales(proyecciones, vibraciones terrestres y onda area),la seguridad en los trabajos y el coste de laoperacin y del propio ciclo de explotacin.
En esta investigacin solo trataran los parmetros devoladura y la prediccin de la fragmentacin
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OBJETIVO DE LA VOLADURA EN BANCOS:
Lo que busca una voladura es la mxima eficienciaal menor costo y con la mayor seguridad, lo que se
refleja, entre otros aspectos, en:
Grado de fragmentacin obtenido.Esponjamiento y rango de desplazamiento.Volumen cargado versus tiempo de operacin del
equipo.Geometra del nuevo banco; avance del corte,
pisos, estabilidad de taludes frontales y otros,aspectos, que se observan y evalan despus deldisparo para determinar los costos globales de lavoladura y acarreo.
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No existe formula o ecuacin matemtica para diseardirectamente un disparo optimo
En el disparo primario intervienen parmetros, variablescomplejas y estocsticas.
Es necesario formular un modelo matemtico querepresente o simule un disparo primario y donde
intervengan la mayor cantidad de parmetros y variablesestocsticas. Aplicando tcnicas de I.O y el uso de unacomputadora, hacer un anlisis de sensibilidad hastaobtener resultados reales, representativos y aplicables a laoperacin minera en estudio.
http://es.fotolia.com/id/110750 -
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Son todos aquellos dispositivosrequeridos para iniciar y/oretardar MEC por mtodos
adecuados y aprobados.
Definicin:
Accesorios de Voladura
Cordn detonante
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Accesorios de Voladura mas usados a nivel
mundial en minera superficial Mecha de seguridad Mecha rpida Cordn detonante
Fulminantes comunes Fulminantes elctricos Fanel Nonel. Retardos para cordn detonante Booster convencional Booster aluminizado, Fulminantes electrnicos, etc.
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Es un medio a travs del cual una llama es transportadacontinuamente a una velocidad uniforme para proveer y propiciar lainiciacin de una MEC, ya sea directa o indirectamente.
Mecha de seguridad
El ncleo de la mecha deseguridad esta conformado poruna cantidad de plvora negra,la cual debe iniciar a las MECque estn cargadas dentro deun fulminante comn (PENT yAcida de Pb); para luego iniciara las MEC detonantes.
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Mecha rpida
Es un cordn muy flexible y delgado que combustin con unaflama que iniciara a la mecha de seguridad a travs deconectores. Esta hecho de dos alambres centrales; uno de Cuy otro de Fe. Sobre el alambre de cobre esta adherida unacarga pirotcnica. El alambre de Fe es para darle mayorresistencia a la tensin.
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Conectores para mecha rpida
Son casquillo de aluminio que en uno de sus extremos tieneuna ranura especial, donde debe conectarse la mecharpida.
En el otro extremo esta cargado con una MEC para queiniciar a la mecha de seguridad.
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Consiste en una cpsula cilndrica de aluminio cerrada en unextremo donde carga las MEC.
Fulminante comune (B. C)
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Se usaron en la dcada de los 60 y 70, en laactualidad no se usan por el riesgo querepresentaba en lugares donde existe algondice de electricidad esttica o errtica.
Fulminantes elctricos (E.B.C)
Fulminantes elctricos de retardo (D.E.B.C)
Son accesorios similares a los EBC instantneos, con laexcepcin de que poseen
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Nonel
Sistema de voladura no elctrico, inventado por laNITRONOBEL AB STOCKHOLM SWEDEN. Tiene la precisin yconfiabilidad de los DEBC y con la ventaja adicional queno hay riesgos a los efectos de la electricidad esttica,
corrientes inducidas, corrientes errticas, etc. Usa el cordndetonante como medio de iniciacin.
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FanelEs producto peruano manufacturado con los mismos principios yventajas del sistema NONEL. Tiene los siguientes componentes:
Manguera fanel
Fulminante de retardo
La etiqueta
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Cordn detonante
Es un cordn flexible y resistente a la traccin, constituido porun ncleo continuo de un alto explosivo (pentrita - PETN),recubierto por capas protectoras textiles y sintticas, todo locual est protegido por un material adecuado para darle laimpermeabilidad necesaria y pueda trabajar en lascondiciones mas severas. Se emplea para iniciar una o varias
MEC simultneamente. Este accesorio de voladura puede sersimple o reforzado.
Para minera (usualmente 5 m/g y10 m/g de carga explosiva). Para ssmica (20 g/m, 30 g/m y 40g/m de carga explosiva) Especiales (80 g/m y 120 g/m decarga explosiva)
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Retardo para cordn detonante.
Es un dispositivo plstico que en su interior lleva un fulminante deretardo.
Se usa para dar la secuencia de salida de los disparos primarios ytrabaja como se muestra en el grafico siguiente.
VOD: 7200m/sec.
VOD: 7200 m/sec.
Casquillo de plstico
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Estos trabajan tal como se muestra en losdiagramas siguientes.
Conectores simples y mltiples para Nonel y Fanel
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Los tiempos de los retardos de los conectores, generalmenteen las minas se distinguen por colores como se muestra en el
siguiente grafico.
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Los boosters son explosivos que en su composicin contienenexplosivos intrnsicamente explosivos, tales como TNT, PTN, etc.
Los cuales son usados para iniciar a los agentes de voladura
Booster convencional
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Booster aluminizadoEsta constituido por ingredientes que no son intrnsicamente
explosivos. En la actualidad ya no se usan.
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Algunas pruebas a las que son sometidas losaccesorios de voladura
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ELEMENTOS PARA EL DISEO DE VOLADURAS EN BANCOS
Parmetros No controlables
Geolgicos
Parmetros Controlables
Geomtricos: altura, ancho y largo del banco, talud, cara libre.
De perforacin: dimetro y longitud del taladro, malla.
De carga: densidad, columna explosiva, longitud de taco,caractersticas fsico-qumicas del explosivo.
De tiempo: tiempos de retardo entre taladros, secuencia de salidas de los disparos.
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No controlables
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Controlables
Para los cuales utilizamos el Modelo Matemticode Lpez Jimeno, que permite determinar elburden y dems variables de voladura
B = 0.76 x D X F
f (m) = f ( s, t, j)= Km x B
B = BurdenD = DimetroF = fe x fr = factores de (roca, explosivo)
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Comparacin
R.L. Ash
Lpez Jimeno
31
211
2
22
31
2
112
eG
eG
r
r e BV S V S D K
B
31
31
2
222
31
2
350036603.1
7.276.0
c
eG
r V V S
D B
B: burden (pies)
Kb: radio del burden (de tablas)
De: dimetro de carga explosiva (pulg.)
r1: densidad de roca promedio (r1=2.7 TN/m3)
r2: densidad roca a ser disparada (TN/m3)
SG1: densidad de mezcla explosiva estndar (0.9-1.2TN/m3)
SG2: densidad de mezcla explosiva usada (TN/m3)
Ve1: VOD mezcla explosiva estndar (m/s)
Ve2: VOD mezcla explosiva usada (m/s)
Kb= constante f (explosivo, roca)
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Propuesta3
1
2
13
1
2
21
222
3
1
2
1
c
c
e
e
r
r b
V
V
V
V D K B
3
1
2
3
1
2
2
223
1
2
37.3519
36603.1
721.2
c
e
r
bV
V D K B
TI PO DE EXPLOSI VO TI PO DE ROCA
Blanda Media Dura M uy Dura
Baja densidad (0.8-0.9)gr./cm 3 30 25 20 15
Baj a potencia Densidad media (1.0-1.2)gr./cm 3
Potenci a media 35 30 25 20
Al ta densidad (1.3-1.4)gr./cm 3 Al ta potencia 40
35 30 25
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Calculo de Kb (Roca Muy Dura )
Parmetros: (Explosivo de baja densidad & Roca Muy Dura)
Densidad de Explosivo: 0.85 (Al-Anfo)
Fragmentacin deseada (X media < 30 cm. )
Obtencin de datos (Kuz-Ram)
Altura de banco = 14 m
Factor de Roca (Fr) = 13
Algoritmo utilizado Si ( D ^ B )^(Al-Anfo 0.85 ^ Roca Muy Dura Fr = 13) obtengo (X media < 30
cm. )
(es vlido)Valores de Dimetros menores y bordos que ya cumplieron sern descartadospara la prxima prueba
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Datos Obtenidos
Xmedio D mm B m
x y
29.89 10.00 0.30
28.12 20.00 0.50
22.46 30.00 0.60
28.81 30.00 0.7024.71 40.00 0.80
29.91 40.00 0.90
26.60 50.00 1.00
24.52 60.00 1.10
28.26 60.00 1.20
26.34 70.00 1.30
29.73 70.00 1.40
27.96 80.00 1.50
26.62 90.00 1.60
29.41 90.00 1.70
28.12 100.00 1.80
27.09 110.00 1.90
29.48 110.00 2.00
28.47 120.00 2.10
27.63 130.00 2.2029.74 130.00 2.30
28.90 140.00 2.40
28.19 150.00 2.50
27.58 160.00 2.60
29.37 160.00 2.70
28.74 170.00 2.80
28.20 180.00 2.90
29.84 180.00 3.00
29.28 190.00 3.10
28.79 200.00 3.20
Xmedio D mm B m
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Curva de Ajuste, Regresin y Correlacin
Mtodo de los mnimos cuadrados:La recta que se aproxima al conjunto de puntos (X ; Y) . . . ( Xn ; Yn)es : y = a + bxDonde las constantes a y b se determinan resolviendo el sistema de
ecuaciones.
n
j
n
j j jj
n
j j
n
j j
n
j j j
x xn
x y y xn
b
1
2
1
2
111
n
j
n
j j jj
n
j j j
n
j j
n
j
jjn
j j
x xn
y x x x y
a
1
2
1
2
111
2
1
n
j
jj
n
j j
n
j j j xba xa y x
1
2
11
n
j j
n
j j xban y
11
O mediante el uso de las siguientes relaciones
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Resultados
18.15
1
2
1
2
111
n
j
n
j j jj
n
j j
n
j j
n
j j j
x xn
x y y xn
b 24.0
1
2
1
2
111
2
1
n
j
n
j j jj
n
j j j
n
j j
n
j
jjn
j j
x xn
y x x x y
a
x y 18.1524.0
Hiptesis:
-Rocas muy duras (poco permeables) = mayor fragmentacinquitando los excedentes
-La recta debe de pasar por el origen porque para D=0 ; B=0(Correccin del error cometido en adrede en Kuz-Ram)
-No se tomaron los rangos de error D/ B (por factor de seguridad sedeben de considerar negativos)
xD KbxD B 15
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PARAMETROS ANALIZADOS
VELOCIDAD DE ONDA SSMICA Este parmetro influye en la distribucin de tensiones enun macizo rocoso y por ende, determina la resistencia dedicho material, generando la compresin y dilatacin
segn la alternancia de fases (Roca Virgen Roca Alterada Otros)
En resumidas palabras es la forma de propagacin de laenerga del explosivo a travs del macizo rocoso y esta,varia segn la fase que atraviese, tipo de mineralizacin,porosidad, compacidad, estructuras, relleno de espaciosvacos, humedad, textura, temperatura y presin.
La velocidad de la onda ssmica se comporta de acuerdoa leyes de reflexin y refraccin lo cual origina un juegode compresiones y tensiones esta ltima en mayorproporcin, lo cual fractura y rompe la roca.
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Comportamiento de la Amplitud de la Onda Ssmica en unlimite entre dos medios
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Ondas de Choque
Ondas de ChoqueReflejada
LAS ONDASQUE
ESCAPAN PRODUCENCONCUSIN
Y ONDAS SSMICAS
LAS ONDAS OFUERZAS DECOMPRESIN
GENERADAS ENEL TALADROVIAJAN HACIA LACARA LIBRE
Propagacin de las Ondas de Shock
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EJEMPLO DE APLICACINDatos de campo:
Tipo de roca: calizaDensidad de roca: 2.61 ton/m3Velocidad de propagacin de onda: 2100 m/sDimetro del taladro: 9 7/8 = 250 mm.Equipo de perforacin: B.E. 45REquipo de Carguo: Komatsu 853HP/WA900-3 Cap. de Eq: 13 m3
AGENTES Y ACCESORIOS DE VOLADURA A SER USADOS YPRECIOS RESPECTIVOS.
Agentes de voladura: ANFO y Al-ANFODensidad de los agentes: 0.85 y 0.95 gr/cm3Precios referenciales: ANFO = 0.42 dlares/kg
Al-ANFO = 0.52 dlares/kgCordn detonante = 0.13 dlares/mBooster de 1 libra =2.25 dlares/unidad
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Desarrollo del Problema
BurdenB = KB x D x Fr x Fe
82358.036603.1
)3200(95.0]
36603,1[
971653.0400061.2 375.351972125.2][
3/123/1
2
3/1
3/1
22
11
x x
x xVD
f
x x xV xV
f
ee
C r
C r r
Kb de tabla es =25 D=0.25
B=25x0.25x0.971653x0.82358 B=5 m.
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Espaciamiento
De tablaKs=1.35S=1.35x5 S=6.75 m.
xB K S s B
s fxK K
27
Taco6.1
32 Kt fxKb K t xB K T t
T = 1.6 x 5 = 8 m
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Altura de banco:
Sobre Perforacin:
14m13.996)-0.57x(13106)-C(x0.5710H
40.08
b fxK Kj
J=0.40x5 J=2.0 m
xB K J j
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Longitud del Taladro:
Longitud de Carga:
m J H L 16214
mT L LC 8816 Longitud de Carga de Fondo:
m D LCf 325.01212
Longitud de Carga de Columna:m L LC L Cf Cc 538
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Carga de Fondo o Densidad Lineal de Fondo:
Carga de columna o Densidad Lineal de
Columna:
m Kg mm gr cm
cm Kg gr D AQhf /63.46)25.0(41000
10195.04
233
364
m Kg Qhf Qhc /32.2363.465.05.0
Kg. de Carga de Fondo por Taladro:
Tal Kg LQhf Tal
Kg Cf
/89.139363.46
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Kg. de Carga de Columna por Taladro:
Volumen por Taladro:
Factor de Carga:
Tal m H S BTal m /64.4621475.65 3
3
3
3 /54.0
64.462
58.11690.139m Kg
Tal mTal
Kg FC
Totales
Tal Kg LQhcTal Kg
Cc /58.116532.23
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Zona de Agrietamiento
Radial
Espaciamiento
Onda deShock
Taladros Contiguos y Tiempos deDetonacin
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MODELO DE KUZ-RAM:
Calculando :
a
o x
x
e X F 1100
44.31100115
*48.256*54.0*7115
30/196/18.0
3019
618.0
PRP qqe fr X b
H LC
LC lf lc
Bep B
a BS
1.02/1
1.012
1142.2
03.11481.0835
52.01
21
2505142.2
1.02/1
575.6
a
cm x
x a 91.44693.044.31
693.0 03.1/1/10
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Entonces :X0 x 5.00 10.00 20.00 40.00 80.00 160.00 320.00
L.J 44.91 F(x) 9.94 19.23 35.30 58.84 83.63 97.50 99.95
x 5.00 10.00 20.00 40.00 80.00 160.00 320.00
R.L. Ash 33.71 F(x) 6.16 15.89 37.54 72.21 96.93 99.99 100.00
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340
Malla (cm)
F r a g m e n
t o s
( % )
L.J R.L. Ash
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VOLADURA DE PRECORTEConsiste en crear en el macizo rocoso una discontinuidad oplano de fractura antes de disparar las voladuras deproduccin, mediante una fila de barrenos, generalmentede pequeo dimetro y con cargas de explosivosdesacoplables
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TALADROS DE
AMORTIGUACINEl precorte (amortiguacin) que utilizaremos en este ejercicio serel precorte con espaciamiento de aire mediante el uso de untapn neumtico que posibilite el retacado efectivo.
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_8/Taladros.dwg -
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RESUMEN Autor Kb Fr Fe Ks Kj Kt
L.J 25.00 0.97 0.82 1.35 0.40 1.60
R.L. Ash 25.00 1.01 0.82 1.20 0.30 0.85
Autor D H B S J T
L.J 0.25 14.00 5.00 6.75 2.00 8.00
R.L. Ash 0.25 14.00 5.22 6.26 1.57 4.44
Autor L LC LCf LCc Qhf Qhc
L.J 16.00 8.00 3.00 5.00 46.63 23.32
R.L. Ash 15.57 11.13 3.00 8.13 46.63 23.32
Autor Kgf/Tal Kgc/Tal m 3/Tal Kgt/m 3 a Xm Retardos c Retardos f
L.J 139.90 116.58 472.64 0.54 1.03 31.44 30 60
R.L. Ash 139.90 189.55 457.68 0.72 1.44 26.15 28 56
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Comparacin de Costos
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