Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

14. CONCEPTOS BÁSICOS EN EL DISEÑO DE VOLADURAS

No description
by

Daniela Bermeo

on 19 May 2015

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of 14. CONCEPTOS BÁSICOS EN EL DISEÑO DE VOLADURAS

14.10.3.HERRAMIENTAS A EMPLEAR DESPUÉS DE LA VOLADURA.
El análisis consiste en la toma de imágenes de la pila, cubriendo cada una de las fracciones representativas de la voladura y, mediante programas adecuados, se determinan la distribución granulométrica de cada fotografía, obteniendo así una curva granulométrica de la voladura.
14.1. INTRODUCCIÓN
Se entiende por voladura la disposición de un grupo de barrenos, en los que se ha colocado una cierta carga de explosivo y se inicia con una secuencia tal que se consiguen los resultados de fragmentación y desplazamiento deseados, sin afectar a elementos ajenos a la misma.
14.2. PARÁMETROS DE LAS VOLADURAS EN BANCO
• Banco: lugar donde se ubican los barrenos de voladura que viene definido por la planificación establecida así como el método de explotación.
• Altura de banco: Distancia vertical entre dos bancos adyacentes.
• Ángulo del frente: ángulo del talud definido entre dos bancos adyacentes. Puede expresarse bien con respecto a la vertical, o bien respecto a la horizontal.
• Piedra: Distancia entre el barreno y la cara libre.
• Espaciamiento: Distancia entre dos barrenos adyacentes en la misma fila.
14.9.7. SISTEMAS DE CARGA DE ANFO
Los explosivos tipo anfo pueden cargarse mediante el uso de tolvas de forma cónica que se presurizan con aire comprimido de modo que el explosivo salga lanzado a través de una manguera de carga de explosivo que se introduce en el fondo del barreno. El impulso del producto a través de la manguera se logra mediante efecto Venturi.

Estos dispositivos se conocen como “Anfo Loader” o más comúnmente “Nagolitera”.
14.3.1. FACTORES QUE AFECTAN AL RENDIMIENTO DE LA VOLADURA
El Diseño de Voladuras es una técnica que se basa en la aplicación de técnicas de cálculo en un medio heterogéneo, en el cual los resultados obtenidos pueden influir en gran medida en el desarrollo del método de explotación.
Así, es importante destacar que para saber si los resultados de una voladura son buenos o no, es necesario saber qué es lo que iba buscando cuándo se diseñó la misma. Se puede decir que una voladura ha sido realizada con éxito si los resultados obtenidos coinciden con el objetivo buscado.
14.3.2. FACTORES GEOMÉTRICOS
Dentro de los factores controlables de las voladuras pueden considerarse aquellos factores que están directamente relacionados con el método de explotación:

• Diámetro del barreno, o de la carga
• Altura de banco
• Longitud de barreno
• Inclinación de barreno
• Número de barrenos
• Distribución de los barrenos
14. CONCEPTOS BÁSICOS EN EL DISEÑO DE VOLADURAS
Además, en dicha definición se introducen varios conceptos que se desarrollarán de aquí en adelante, como son, entre otros:

• Disposición de barrenos: ubicación de los barrenos en la voladura.
• Carga de explosivo: cantidad de agentes explosivos por barreno.
• Secuencia: orden de detonación de los barrenos
• Fragmentación: distribución de tamaños de la pila de roca volada.
• Desplazamiento: movimiento de la pila de roca volada.
14.3. FACTORES QUE AFECTAN AL DISEÑO DE VOLADURAS
De manera previa al desarrollo y cálculo de las voladuras de rocas, es necesario distinguir aquellos factores sobre los que es posible actuar de los que viene impuestos por condicionantes ajenos que no pueden ser modificados. Así es posible distinguir factores de diseño y factores dependientes del macizo rocoso en el que se está trabajando.
Se deben tener en cuenta tres factores fundamentales que son clave en un correcto diseño y control, que son:

• Una correcta cantidad de energía. Para lograr los resultados deseados.
• Una correcta distribución de energía. El explosivo es un producto que implica la transformación de energía química en energía mecánica.
• Un correcto confinamiento de energía. Para que el explosivo trabaje correctamente es necesario que los gases generados estén confinados en el barreno
14.3.3. FACTORES INHERENTES A LA ROCA
• Densidad de la roca
• Resistencia o dureza de la roca
• Velocidad sísmica del macizo rocoso
14.3.4. FACTORES INHERENTES AL EXPLOSIVO
• Densidad del explosivo
• Velocidad de detonación
• Presión de detonación
• Potencia del explosivo
• Carga de explosivo
• Secuenciación de la voladura.
14.4. VOLADURAS EN BANCO
Las voladuras en banco son aquellas que se realizan mediante la detonación de barrenos verticales o subverticales, utilizando como cara libre un frente paralelo a los mismos.
14.4.1. INFLUENCIA DEL ÁNGULO DE PERFORACIÓN EN LA VOLADURA
Existen varias opciones para el diseño de voladuras a cielo abierto, en las cuales se diferencian claramente dos tipos: voladuras de barrenos verticales o de barrenos inclinados.
14.4.2. FÓRMULAS DE CÁLCULO DE ESQUEMAS DE VOLADURA EN BANCO
Muchas son las fórmulas propuestas por distintos autores para el cálculo del esquema o malla de perforación en las voladuras en banco. Todas ellas manejan uno o varios de los factores vistos anteriormente, denominados factores geométricos, inherentes a la roca e inherentes al explosivo.
14.4.4. SECUENCIA DE ENCENDIDO
Con la secuencia de encendido se puede variar no sólo los desfases de tiempo entre la detonación de los distintos barrenos, sino también la dirección de salida de la voladura y de movimiento de la pila de material volado.

Los objetivos que se pretenden con la secuencia de encendido son los siguientes:
• Conseguir mayor fragmentación, esponjamiento y el desplazamiento de la roca volada de acuerdo con las operaciones siguientes.
• Reducir las proyecciones y sobre excavaciones.
• Minimizar la intensidad de las vibraciones transmitidas al macizo ro- coso y la onda aérea producida.
14.4.5. TIEMPO DE RETARDO ENTRE BARRENOS DE LA MISMA FILA
Existen numerosos criterios recomendando el tiempo de retardo entre barrenos (TRB). Entre ellos cabe citar uno que relaciona el tiempo de retardo con la densidad de la roca y el consumo específico de explosivo necesario:
14.4.6. TIEMPO DE RETARDO ENTRE FILAS
En cuanto al tiempo de retardo entre filas (TRF), cabe utilizar la siguiente expresión:
14.9.3. SECUENCIA DE ENCENDIDO
Como ya se ha mencionado, la secuencia de encendido debe ser aquella que vaya creando progresivamente caras libres para facilitar la detonación de los siguientes barrenos. De este modo, y como el confinamiento en voladuras de interior es mucho mayor que en cielo abierto, la secuencia de disparo seguirá un orden en función de la posición y la carga de los barrenos (o grupos de barrenos) conformados.
14.9.2. ESQUEMA DE TIRO CON CUELE DE BARRENOS PARALELOS
Un cuele de barrenos paralelos es una disposición de barrenos en la que puede apreciarse una serie de barrenos muy próximos entre sí y situados alrededor de dos taladros vacíos de mayor diámetro.
14.9.1. ESQUEMA DE TIRO CON CUELE DE BARRENOS INCLINADOS
Entre las ventajas cabría señalar las dos siguientes:
• Menor perforación específica (Metros lineales perforados por metro cúbico arrancado)
• Menor consumo de explosivo.

Sin embargo, los inconvenientes de tipo práctico son importantes:
• La perforación es complicada y, en las condiciones reales de trabajo, su exactitud problemática.
• Los avances que pueden obtenerse por "pega" vienen condicionados por el ángulo mínimo que requiere el cráter (60º aproximadamente) y la posibilidad de situar la corredera del equipo de perforación dentro de la anchura del túnel con esta orientación.
14.9. VOLADURAS DE INTERIOR
Las voladuras en obras subterráneas tienen en común que las voladuras son mucho más confinadas que en voladuras a cielo abierto, ya que la cara libre de la misma es mucho menor y el movimiento y fragmentación de la roca se tiene que realizar de una forma mucho más restringida, lo que implica que el consumo específico de la misma sea más elevado que en voladuras a cielo abierto.
14.4.3. CÁLCULO DE LA CARGA DE EXPLOSIVO POR BARRENO
• Carga de fondo (Cf). Cantidad de explosivo que se introduce en el fondo del barreno.



• Carga de columna (Cc). Resto de explosivo que se introduce en el barreno sobre la carga de fondo.
14.8. VOLADURAS EN CRÁTER
Son aquéllas originadas por la detonación de una carga explosiva esférica o asimilable a esférica confinada a una cierta profundidad "B" de una única superficie libre.
Una carga cilíndrica se considera asimilable a esférica si la relación "longitud/diámetro" es igual o inferior a 6.
14.7. VOLADURAS EN ZANJA
Las voladuras en zanja podrían, por su apariencia, asimilarse a las voladuras en banco, pero presentan respecto a éstas una serie de particularidades que requieren un tratamiento aparte.
14.6. APLICACIÓN DE LAS VOLADURAS DE CONTORNO
Las voladuras de contorno tienen unas aplicaciones específicas:

• Fracturación del macizo rocoso
• Importantes sobre-excavaciones.

En minería subterránea la aplicación de voladuras de contorno tiene una clara justificación en aquellas labores que puedan considerarse como definitivas.
En minería a cielo abierto, un planteamiento de taludes definitivos con voladuras de contorno puede tener una gran importancia económica sobre la explotación.
14.5. VOLADURAS DE CONTORNO
Son aquéllas que se realizan para perfilar los contornos de la excavación, de forma que resulten superficies sanas, estables y regulares.
En principio, existen por tanto en el barreno dos cargas con misiones bien diferenciadas:

• La carga de fondo, generalmente de mayor concentración y potencia, necesaria para el arranque del pie de banco.
• La carga de columna, que puede tener una menor concentración y potencia, suficientes para el arranque de la parte superior.
R.L. ASH en 1963 propuso una fórmula del mismo estilo que, de alguna manera, tenía en cuenta el tipo de roca y de explosivo, pero no así el primero de los dos aspectos que se acaba de mencionar. Por ello, puede decirse que se trata de una fórmula aplicable a diámetros grandes.
La fórmula de ASH es la siguiente:
B=K∙D

donde K es una constante que varía con el tipo de explosivo y de roca, según el siguiente cuadro:
De esta manera se buscan que:

• Los relativamente bajos esfuerzos de compresión, generados con la detonación de estos barrenos poco cargados, produzcan el mínimo de agrietamiento en el macizo rocoso circundante.
• La coincidencia de ondas de compresión en la línea de separación entre barrenos genere unos esfuerzos de tracción perpendiculares a la superficie de contorno, que, superando la resistencia a la tracción de la roca, produzcan una fractura lo más limpia posible a lo largo de dicha superficie

Para favorecer los dos efectos mencionados existen algunas medidas adicionales que, a veces, suelen adoptarse. Tales son:

• La intercalación de barrenos vacíos entre barrenos cargados, a fin de crear una línea de menor resistencia.
• El desacoplamiento (holgura) de las cargas dentro del barreno para crear así una cámara de aire que amortigüe la onda de compresión.
En voladuras de interior, se diferencian los barrenos en función de la posición que ocupan en la voladura, además de tener cada uno una misión diferente. Se diferencian los siguientes grupos de barrenos, enumerados de acuerdo a la secuencia de encendido:
• Cuele
• Contracuele
• Destroza
• Contorno
• Zapateras
14.9.4. GRÁFICOS DE CÁLCULO
Tal y como se ha venido diciendo en el desarrollo de las fórmulas de cálculo de voladuras, todas ellas han sido desarrolladas de forma empírica, y ha sido posible confeccionar ábacos de cálculo que ayuden a un correcto diseño inicial de voladura, que habrá que ir adaptando a cada caso concreto, ya que el estado del macizo rocoso hace que cada voladura sea diferente.
14.9.5. SISTEMAS DE CARGA DE EXPLOSIVOS ENCARTUCHADOS EN VOLADURAS DE INTERIOR
Para agilizar en gran medida la carga de voladuras, y reducir el tiempo de carga de la misma, es muy común, sobre todo en obra civil, donde los tiempos son más que ajustados, el conformado de cargas lineales antes de la carga de la voladura. Las cargas que se conforman consisten en la elaboración de “cañas” de explosivo por medio de tubos de plástico acanalado, disponiendo linealmente los cartuchos en contacto unos de otros consiguiendo una carga de la longitud deseada.
14.9.6. SISTEMAS DE CARA DE EXPLOSIVOS A GRANEL EN VOLADURAS DE INTERIOR
Los explosivos a granel que se emplean en voladuras de obras subterráneas, se pueden agrupar en dos grupos en función de que tengan consistencia granular o sea un producto bombeable.
Los productos empleados de estos tipos son los tipo anfo, en el casos de consistencia granular y los de tipo emulsión (o hidrogel bombeable).
14.9.8. SISTEMAS DE CARGA DE EXPLOSIVO BOMBEABLE
Los equipos de carga de explosivo bombeable pueden ser empleados tanto para la carga de emulsiones o de hidrogeles bombeables, puesto que las características físicas (densidad, viscosidad, fluencia, etc.) son semejantes.
14.9.9. VENTAJAS DE LA CARGA DE EXPLOSIVO A GRANEL
Con la carga a granel se obtiene una mayor carga específica gracias al acoplamiento del 100% entre el explosivo y el barreno, y un total aprovechamiento de la energía del explosivo, a diferencia de cuando se emplea explosivo encartuchado debido al espacio existente entre el propio cartucho y la roca.
14.10.METODOLOGÍA Y HERRAMIENTAS PARA LA OPTIMIZACIÓN DE VOLADURAS A CIELO ABIERTO
Dentro de los trabajos de extracción de roca son muchos los parámetros que influyen en el proceso. De este modo es necesario tener en cuenta aquellos factores que son determinantes en las características de cada explotación.

14.10.1.HERRAMIENTAS A EMPLEAR PREVIAS A LA VOLADURA
14.10.2.HERRAMIENTAS A EMPLEAR DURANTE LA VOLADURA
El proceso de carga es el siguiente, mostrado en la figura.

1 Se introduce el cartucho cebo, junto con su detonador en el interior del barreno.
2 La manguera de carga de explosivo se introduce hasta el fondo del barreno.
3 Una vez en el fondo del barreno, se comienza el impulso (bombeo o soplado) del explosivo. De manera simultánea se extrae a ritmo constante la manguera del barreno posibilitando el llenado completo del barreno con explosivo.
4 Introducida la cantidad de explosivo deseada, se retira la manguera y se procede al retacado del barreno.
Perfilometría 2D
Este sistema consiste en una modelización digital del terreno con el fin de conocer en cada punto los parámetros geométricos del banco a volar. Es posible determinar la altura de banco real, el repié existente así como la presencia de cavernas u oquedades en el terreno que nos puedan ser potenciales puntos de sobrecarga de barrenos.
Perfilometría 3D
La perfilometría en tres dimensiones se realiza, al igual que la 2D, pero con la posibilidad de obtener un perfil digital del frente de la voladura. De este modo es posible analizar de manera conjunta todos los barrenos y la piedra asociada a cada uno.
Determinación de la dirección real de los barrenos

Una herramienta de vital importancia para poder optimizar los resultados de una voladura es la determinación del estado de la perforación de los barrenos. Este parámetro se puede evaluar determinando la dirección real de los barrenos de una voladura. Es común que muchos de los pobres resultados de una voladura, así como problemas de proyecciones y repiés, sean debidos a una perforación deficiente. Esta perforación deficiente puede estar debida por diferentes motivos:
• Error de emboquille.
• Error de inclinación.
• Desviación a lo largo del barreno.
Simulación de la voladura

Una vez recogidos los datos expuestos anteriormente y junto con los parámetros geomecánicos del macizo rocoso es posible emplear herramientas que hagan una simulación de la voladura para poder predecir los resultados de la misma.
Existen herramientas basadas en programas informáticos que, mediante la aplicación de modelos teóricos es posible ajustar los parámetros de diseño de la voladura.
Medición de la velocidad de detonación.

Aunque la velocidad de detonación de un determinado explosivo es un parámetro proporcionado por el fabricante, éste dato se ha determinado mediante ensayos normalizados, para permitir la comparación de este dato entre diferentes explosivos. Las condiciones reales de uso del explosivo son dependientes de muchos factores que, en muchos casos, no se pueden controlar. Este es el caso por ejemplo de la presencia de agua en los barrenos, humedad de los barrenos y afecciones de un barreno sobre otro adyacente, entre otros. Por este motivo es muy interesante determinar la velocidad real de detonación en una voladura.
Grabación de la voladura mediante cámara de alta velocidad.

Como la duración a cielo abierto de una voladura está entre unas décimas de segundo hasta unos pocos segundos, el ojo humano no es capaz de diferenciar algunos de los fenómenos que se producen durante la misma. Es importante recordar que los barrenos están secuenciados del orden de milisegundos (0,001 segundos)
Full transcript