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CONSULTANCY & TRAINING

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TALLERVOLADURA CONTROLADA

Ph. D. Carlos Agreda TurriateConsultor Intercade

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P h.D. - Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade

PROBLEMA DE APLICACION 1

En una operación minera, se cuenta con la siguienteinformación:

Diámetro del taladro amortiguado Ф: 12 pulgadasAltura de carga con MEC tipo A: 10 piesDensidad MEC tipo A ρ1 = 1.25 g/ccAltura de banco (BH): 50 piesDensidad de carga de la MEC tipo A: LD = 61.3 lb/pie

Se pide lo siguiente:1) Calcular la profundidad de entierro de la carga

explosiva diseñada.2) Discutir los resultados.



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Carga explosiva: 10 pies.

Cálculo de la profundidad diseñada (Dcd)Para efectuar el cálculo de la referencia, se tiene losiguiente:

lb pielb pies 613/3.6110 =

3/10.4 W Dcd =

( ) pies D

Dcd

346130.4

3/1

=∴

=

Reemplazando valores

ALGORITMO DE SOLUCION

4


Cálculo de la profundidad diseñada ajustada (DCA)

Para efectuar el cálculo de la referencia, se tiene lo

siguiente:

Para 10 pies de carga explosiva, se dejará 40 pies de

taco.

Para 6 diámetros de taladro del explosivo usado, será

igual a .( ) pies612

126 =

( )

pies D

pies DCA

43

4362

140

=∴

=

=

Entonces

+



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Al determinarse la profundidad diseñada (Dcd

) sea

menor a aproximadamente igual a la ajustada, los

efectos de cratering serán mínimos o no existentes. En

este tendrá una pared o límite de la excavación muy

segura, aunque algo de fracturamiento aparecerá en la

superficie.

Por otro lado, es recomendable que estos dos valores

calculados sean iguales. Así por ejemplo, se puede

asumir que si la carga de fondo se incrementa a 15

pies.

DISCUSION DE RESULTADOS

6


Entonces, se tendrá lo siguiente:

Cálculo de la profundidad diseñada (Dcd)Para efectuar el cálculo de la referencia, se tiene losiguiente:

Cálculo de la profundidad diseñada ajustada (DcA)En este caso, para 15 pies del explosivo A, se dejará 35

pies de taco.

lb

acde Densidad pielb

50.919

arg/3.6151

=

→′

( )

pies D

D

cd

Cd

90.38

50.9190.4 3/1

=∴

=

( )

pies D

pies DCA

38

3862

135

=∴

=

= +



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Se puede afirmar que los valores de (Dcd) y los valoresde (DcA) son muy similares, por lo que se concluye

enfatizando que una carga de fondo de 15 pies del

explosivo A sería suficiente para llevar a cabo el trabajo

de voladura amortiguada, y no causaría un efecto de

cratering en exceso ni ningún daño en los límites finales

de la excavación.

ANALIZANDO LOS VALORES OBTENIDOS

8


Una roca con una resistencia compresiva (Sc) de 40,000

psi y una resistencia tensional de 2500 psi debe ser

precortada usando una columna continua de una MEC

empaquetada de 1 ¼” de diámetro, la cual se cargará en

taladros de 3” de diámetro.

La velocidad de detonación de la MEC es de 16,000

pies/sec, y tiene una densidad de ρ1 = 1.30 g/cc.

Se pide lo siguiente:

1. Calcular la presión dentro de los taladros.

2. Calcular el espaciamiento entre los taladros del

precorte.

3. Discutir los resultados.




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Como se sabe, la presión dentro de los taladros (Pb) se

puede calcular usando la siguiente fórmula:

Reemplazando valores en la fórmula

( ) ( ) ( )11069.1

4.2

23→

=

−

b

e

r

r D x Pb ρ

( ) ( )4.2

23

2/3

2/25.13.1000,161069.1

=

− x Pb

psi Pb 796,68=


10


El valor obtenido podría ser aceptable, siempre y

cuando algo de trituración alrededor de los taladros nofuera crucial; pero es mejor tratar de bajar el valor de la

presión dentro de los taladros (Pb), obteniendo en los

cálculos anteriores; para lo cual se podrá usar un

espaciador entre los cartuchos de la MEC que estásiendo usada. Ejemplo: un espaciador con la misma

longitud del cartucho de MEC, la cual también debe ser

desacoplada.

Luego se tendrá lo siguiente:

( ) ( ) ( )21069.1

4.2

1

23→

=

−

b

e

r

r C D x Pb ρ

DISCUSION DE RESULTADOS



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( ) ( )

psi Pb

x Pb

945,29

2/3

2/25.15.03.1000,161069.1

4.223

=

=

−


Luego se puede observar que la presión dentro de los

taladros (Pb) está muy por debajo de la resistencia

compresiva (Sc) de la roca y, por lo tanto, no habrá

trituración alrededor de los taladros.

12


Se sabe que la fórmula para calcular el espaciamiento

(S) entre taladros del precorte es la siguiente:


.lg39 puS ≤∴

CALCULO DEL ESPACIAMIENTO ENTRETALADROS DEL PRECORTE



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Por lo tanto, cuando los taladros de la línea del precorte,

son desacoplados y espaciados.

El espaciamiento entre estos debe ser ≤ 39 pulg. O,aproximadamente, 3 pies.

S ≤ 3 pies

Taco

Air deck

MEC

Booster

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Una roca teniendo una resistencia compresiva dinámica

de 50,000 psi debe ser precortada con taladros de 3” dediámetro.

La MEC a ser usada en esta operación minera devoladura controlada produce una presión dentro del

taladro siguiente:

También se tiene como información lo siguiente:

( ) psi P C b 000,450=

40.0=CR




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1. ¿Cuál es la dimensión del cartucho del explosivo

a usarse?


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1. Para solucionar este problema, en primer lugar se

debe igualar la presión dentro del taladro a la

resistencia compresiva dinámica de la roca; es decir…

Por otro lado

Se sabe que…

( ) psidc P b 000,50=

( ) ( ) psi MEC c P b 000,450=

( )( )

( )14.2→=

c P

dc PBCR

b




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Reemplazando valores en (1)

Por otro lado, se tiene lo siguiente:


11.04.2=CR

( )( )2→=

c

r CRr hc

( ) inchesr c 6.01

5.140.0 ==

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2. Discusión de resultados

El diámetro de la MEC debe ser 1.2 inches.

Entonces, tomando el tamaño de cartucho más

cercano se obtendrá el siguiente valor:

φφφφ = 1 1/8”



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Una roca con una resistencia tensional dinámica de

2500 psi y una resistencia compresiva dinámica de

40,000 psi debe ser precortada, usando una columna

continua de cartuchos de explosivos de 1 ¼” de

diámetros.

El diámetro de los taladros del precorte es de φ = 4”.


1. Calcular el espaciamiento (S) entre los taladros

del precorte.



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1. En primer lugar, se debe calcular el radio de

acoplamiento, para lo cual se tiene lo siguiente:


( )1→

= c

r

r CR

h

c

31.0

12/0.4

2/25.1

=

=

CR

CR




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Por otro lado, se sabe que…

Luego se tiene lo siguiente:


061.04.2

=CR

( ) ( ) ( )2061.0 →= xc Pbdc P b

( ) ( )

( ) psidc P

P dc P

b

b

450,27

061.0000,450

=∴

=

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Analizando la presión dentro del taladro, se puedeapreciar que este es un valor mucho menor a laresistencia compresiva dinámica in situ del macizo

rocoso.

Luego para calcular el espaciamiento (S) entre los

taladros del precorte, se tiene lo siguiente:

Reemplazando valores en (3), se tiene:

( )( )3

2→

+=

T

T P r S b

( )

piesS

inchesS

4

9.47500,2

500,2450,274

=∴

=+

=



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2. Discusión de resultados

Si la roca fuera altamente fracturada, entonces su

resistencia compresiva dinámica in situ será menor;

tal vez podría estar en un rango de 20,000 psi y, por

lo tanto, se tendría una presión dentro del taladro

(Pb) menor.

De tal manera de evitar fracturamiento hacia atrás y,

por lo tanto, el espaciamiento (S) entre los taladros

del precorte sería menor.

24


En este caso-estudio, el servicio de asesoría solicitado fue a

la compañía “ICAT SAC” por la empresa contratista a cargo

de la obra; dicha asesoría fue concerniente a la voladura

controlada, que en aquel caso fue el método de voladura

controlada denominado recorte.

La información técnica al respecto fue la siguiente:

Tipo de formación rocosa: cuarzo monzonítica

meteorizadaDensidad de la roca: ρr = 2.51 ton/m3

Presencia de agua: casi nula

Diámetro de la perforación φ = 2”

Altura de la excavación (primera etapa) = 5.0 m




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Tipo de voladura controlada: recorte y line drilling en

las esquinas

Burden del recorte: B = 1.0 a 1.20 mLongitud del perímetro de la excavación: 72.3 m

MEC usada fue la siguiente:

a. MEC SFT – P (para carga de columna, alternativa 1)

Diámetro: 11/16” (17.5 mm)

Longitud: 20” (510 mm)

Peso: 125 g

Potencia en peso: 77 (AN/FO = 100)

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b. MEC TRX 2

Tamaño: 1” x 8” (para carga de fondo, alternativa 1 y 2)

Peso: 125 g


Tamaño: 1” x 4” (para carga de fondo, alternativa 2)

Peso: 62.5 g




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Esquema propuesto para el recorte

Espaciamiento para taladros del recorte: 80 cm

Espaciamiento para taladros line drilling (esquinas):

40 cm

Longitud de perforación (recorte y line drilling ): 5.0 m

Número total de taladros recorte: 90

Número total de taladros line drilling : 12

Longitud total de perforación: 510 m

Especificación del explosivo para cada taladro de

recorte



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Alternativa 1

Carga de fondo = 2 cartuchos TRX 2 (1” x 8”)

Carga de columna = 8 unidades de SFT-P (11/16” x20”)(densidad lineal de carga explosiva por metro:

0.20 kg/m)

Alternativa 2

Carga de fondo = 2 cartuchos TRX 2 (1” x 8”)

Carga de columna = 13 unid. TRX 2/tal de 1” x 4”

(1/2 cartucho), colocados a 35 cm uno del otro en

un cordón detonante de 5 (g/m), que da unadensidad lineal de carga similar a la alternativa 1.

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Tipo de detonador: noneles de N.º 0 y 1

Secuencia de salida = se indica en la figura siguiente.

Resultados obtenidos : Estos tanto en la primera etapa

como para los siguientes fueron adecuados, de acuerdo

al número de las “medias cañas” observadas. Se usaron

en ambas alternativas, aunque fue más frecuente el uso

de la alternativa 2.



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32


En este caso-estudio, el servicio de asesoría solicitado

fue a la compañía “ICAT SAC” por la empresacontratista a cargo de la obra; dicha asesoría fue

concerniente a la voladura controlada y de producción.

El macizo rocoso donde se realizó esta excavación esvolcánica y sin presencia de agua.

Perforación: La malla de perforación de los taladrosde producción fue de 1.5 m x 1 m, con diámetro de 3”.

La perforación del precorte se realizó cada 30 cm para

cambiarla a 45 cm, a partir del segundo disparo.




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Este cambio se determinó debido al buen resultado

obtenido en el primer disparo, por lo cual se reduce el

número de metros a perforar en el precorte, reduciendopor ende los costos de perforación, y así también seoptimizó tiempo en taladros del precorte. Los taladros

fueron cargados con MEC TRX 1” x 8” y 7/8” x 8”espaciada cada 20 cm entre uno y otro cartucho. Las

cargas fueron preparadas y consistieron en adherir TRXa una línea doble de cordón detonante denacord-3, a un

tubo de PVC de ½” de ancho, colocando en el extremoinferior dos unidades de APD cilíndrico de 150 g.

Los “chorizos” fueron variando de acuerdo a laprofundidad y diámetro de la perforación de los taladros.

34


También los diagramas de perforación y secuencia desalida de la voladura fueron variando de acuerdo a lascondiciones del macizo rocoso, tales como cara libre,

profundidad, paredes a proteger, granulometría adecuadapara la evacuación del material, tipo de roca, etc.

En caso de no contar con cara libre, esta fue

reemplazada por perforaciones sin cargas de MEC.

En algunos casos, el diámetro de perforación fue menor,

debido a que estas perforaciones fueron realizadas por elpersonal y equipos de otra empresa, variando en este

caso la mallas de perforación.



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Taladros de producción: La MEC empleada para lostaladros de producción fue ANFO como carga de

columna, y como iniciador se usó APD cilíndrico de 450

o de 150.

Por otro lado, para la voladura secundaria se usó AG

60% en 7/8” x 8” (se observa mejor en el siguiente

gráfico).

Accesorios usados: Noneles de 20 o 32 pies, lasecuencia de salida y cordón detonante decord-3 para el

amarre. Ocasionalmente se usaron conectores de

superficie.



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TALADRO DE PRECORTE

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Antecedentes: zona totalmente empotrada de 8.0 m

de profundidad

Sector: chancadora primaria cota 792,6

Toneladas: 2,060.40

φ de perforación: 3”, algunos de 2.5”

Malla: 1.5 m x 1.0 m

Precorte: 80 taladros espaciados cada 45 cm

Producción: 73 taladros

Profundidad: 9.0 m



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Explosivos utilizados

AN/FO: 1.625 kg

TRX 1” x 8”: 1.309 unid.TRX 7/8” x 8”: 313 unid.

APD cil. 150: 296 unid.

Decord-3: 1.524 m

Conectores 35 m: 14 unid.

Conectores 42 m: 2 unid.

Nonel m 32 pies: 67 unid.

Nonel m 20 pies: 69 unid.

Carguío: Los taladros de producción se cargaron sin taco

intermedio y un taco superior de 1.0 m. Todos los taladrostenían doble iniciador (APD) y AN/FO como carga decolumna.

40


Los taladros del precorte se cargaron todos, por estarestos separados a 45 cm uno del otro. La carga usadafue “chorizo” de TRX espaciado 20 cm, entre uno y el

otro cartucho.

En la parte inferior del “chorizo” se colocaron dos APDde 150 como carga de fondo.

El cambio de los APD 450 a 150 se debe a que todos

los taladros se cargan dando una mayor concentración

de carga de fondo.

Para la iniciación de este disparo se hicieron dosperforaciones de 6½ pulgadas, razón por la cual este

disparo se inició en dos puntos.



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Observaciones

Este disparo se inició en forma simultánea con un

disparo de acceso a la chancadora.

La granulometría fue bastante adecuada.

Las medidas de las cañas se pudieron observar en su

mayoría.

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DIAGRAMA DE VOLADURA



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BIBLIOGRAFIA

44


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2005.

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4. BAUER. A. Drilling & blasting II: class notes, master of science program in mining engineering. QueensUniversity. Canada, 1977.

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Saskatchewan. Canada, 1980.

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“Nunca te avergüences de emprender algoaunque fracases, porque aquel que no hafracasado nunca no ha intentado tampoco

nada”.

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