manual enaex diciembre2003

7/18/2019 Manual Enaex Diciembre2003

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Capitulo I

TERMINOLOGIA DE LA TRONADURA

El propsito de esta seccin es presentar la terminologa que se usar en el resto del manual, yluego revisar la teora bsica detrs de la tronadura. Es importante establecer los conceptostericos primero, ya que a estos se referir en discusiones posteriores sobre diseos,modelamiento, monitoreo, funcionamiento del explosivo, etc. Los trminos comnmente usadosen tronadura se listan alfabticamente, y explicados, cuando sea necesario, con ecuaciones,e!emplos o diagramas.

Acoplamiento. "e refiere al grado de intimidad entre el explosivo en un po#o y la roca que lorodea. $uando el dimetro del explosivo es menor que el del po#o, se dice que la carga est

desacoplada, con la relacin de desacople definido como la ra#n entre el volumen de la carga alvolumen del po#o. Los explosivos cargados a granel tienen un factor de acoplamiento igual a %.

&lgunos autores definen la ra#n de acoplamiento como la ra#n de dimetro de carga a la delpo#o

hoyohoyo

cl

l

d

df

exp

2

2

exp= '%.%(

donde fces la ra#n de acoplamiento 'o desacoplamiento( y d es el dimetro, l es el largo y lossubscriptos exp y )oyo se refieren al explosivo y al po#o.

Acuageles."on explosivos diseados especficamente para me!orar la resistencia al agua y lapotencia en volumen respecto al &*+, y consiste en una solucin acuosa saturada de nitrato deamonio y otros nitratos y contiene tambin combustibles y cantidades adicionales de nitritos en

suspensin. La reologa de la me#cla es controlada por espesadores 'por e!. goma de guar( paraa!ustar la viscosidad de la me#cla, y entrela#adores 'brax por e!.(, para proveer la consistenciade -gelatina y resistencia al agua. Los nitratos frecuentemente incluirn nitratos de aminaorgnicos. El acuagel contiene agentes sensibili#adores tales como el /*/, perclorato de amonio,adems de burbu!as de aire finamente dispersas, o micro esferas de vidrio, que generalmente seagregan durante la fabricacin del explosivo. &lgunos acuageles se fabrican usando nitratos de)examina para proveer tanto energa adicional a la reaccin de la detonacin como una fuentede combustible para el nitrato de amonio oxidante. El acuagel tiene una consistencia distintiva degelatina mientras que las emulsiones usualmente tienen la consistencia de mayonesa'emulsiones a granel(, o masilla 'emulsiones encartuc)adas(.

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Angulo de friccin.El ngulo de friccin es la pendiente del esfuer#o de corte relacionado con elesfuer#o normal. El ngulo de friccin , y la co)esin c se relacionan al esfuer#o normal , yfuer#a de corte, 0 por la ecuacin1

Tanc *+= '%.2(

3ea tambin $o)esin, y +igura %.%.

Angulo de friccin

Esfuerzo normal

Esfuerzo de corte

Esfuerzodecorte

Esfuerzo normal

Figura 1 1 !o"esin # $ngulo de friccin paralo&ues de roca

Angulo de friccin

Esfuerzo normal

Esfuerzo de corte

Esfuerzodecorte

Esfuerzo normal

Figura 1 1 !o"esin # $ngulo de friccin paralo&ues de roca

!alance de o"#geno.4sta es la cantidad de oxgeno, expresada en por ciento del peso, liberadacomo un resultado de la conversin completa del material explosivo a $2, 526, "2, &l2, etc.'balance de oxgeno 7positivo7(. "i )ay oxgeno insuficiente para la reaccin completa de la

oxidacin se dice que el compuesto tiene un balance de oxgeno negativo. Los explosivoscomerciales deben tener un balance de oxgeno cerca de cero para minimi#ar la cantidad degases txicos, particularmente monxido de carbono y gases nitrosos que estn presentes en los)umos.

!urden $ %urden efecti&o. El burden de un po#o se refiere a la dimensin lineal entre el po#o yla cara libre y se mide perpendicular a la direccin de la lnea de po#os que constituyen una fila'figura %.2(. El trmino burden generalmente se refiere al burden perforado, significando que ladimensin lineal se )ace a la cara libre existente del banco. El trmino burden efectivo se refierea la dimensin lineal entre el po#o y la posicin de la cara libre ms cercana al tiempo de ladetonacin del po#o, y toma en consideracin la direccin de la iniciacin. 8ara una mallaequiltera de po#os, el burden es igual a 6.9: veces el espaciamiento. 8ara una malla equilteracon iniciacin 3%, el burden efectivo es igual a 6.2; veces el espaciamiento.

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!ara original

' ( 'urden perforado

) ( Espaciamiento perforado

' ('urden efecti+o

) ( Espaciamiento efecti+o

Figura 12 ,efiniciones de %urden - espaciamiento

nominal # efecti+o

!ara original

' ( 'urden perforado

) ( Espaciamiento perforado

' ('urden efecti+o

) ( Espaciamiento efecti+o

Figura 12 ,efiniciones de %urden - espaciamiento

nominal # efecti+o

Campo cercano. longitudes de la carga a unacolumna de explosivo, los niveles de vibracin es llamado de campo cercano, y requiere laaplicacin de ecuaciones comple!as para la prediccin. En el campo cercano es probable que sedae la roca por la iniciacin de fracturas frescas, y por la dilatacin de fracturas existentes.

Campo le'ano.


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productos de la reaccin es opuesta al de la detonacin. En algunos casos la deflagracin puedeconvertirse en una reaccin de detonacin, por e!. el incidente de la ciudad de /exas en %;B: enque A%96 ton. de nitrato de amonio explotaron despus de arder por varias )oras.

Desacoplamiento. "e refiere a la prctica de usar una carga de dimetro ms pequeo que ladel )oyo de tronadura a cargar.


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0ulso dec"o&ue

0ulso de c"o&ue3eflexin del pulso dec"o&ue

45EM06

7ms8

4iempo 7ms8

3egistro de presin de detonacin %a9o el agua

Figura 1.Figura 1.44. Pulso de detonacin submarina de una. Pulso de detonacin submarina de una

prueba de explosivo.prueba de explosivo.

5mplosin de la %ur%u9a0ulso dec"o&ue

0ulso de c"o&ue3eflexin del pulso dec"o&ue

45EM06

7ms8

4iempo 7ms8

3egistro de presin de detonacin %a9o el agua

Figura 1.Figura 1.44. Pulso de detonacin submarina de una. Pulso de detonacin submarina de una

prueba de explosivo.prueba de explosivo.

5mplosin de la %ur%u9a

Emulsin.Explosivos de emulsin basados en una 7emulsin aguaGen aceite7 se forman de unasolucin saturada de nitrato y una fase de aceite mineral. Estn normalmente sensibili#adas porburbu!as de gas finamente dispersas 'despus de la adicin de un agente gasificador en el collardel )oyo de tronadura(, o por adicin de micro esferas de vidrio 'usualmente durante lafabricacin de la emulsin(. &ntes de la adicin de los sensibili#antes, las emulsiones sonnormalmente clasificadas como agentes oxidantes, e incapaces de detonar. Las emulsionespueden ser balanceadas en oxgeno o pueden tener un balance de oxgeno positivo.

Energ#a de %ur%u'a. energa de levantamiento, se define como el traba!o til reali#ado por unexplosivo despus que la roca )a estado su!eta a la energa de c)oque inicial. & la energa deburbu!a se le considera responsable del despla#amiento de la roca despus de fracturarse. "emide en la prueba submarina de energa y se calcula de acuerdo a la ecuacin 'figura %.B(1

1/2 ***:;. = whb tPE '%.>(

donde Ebes la energa de burbu!a, 8)es la presin )idrosttica a la profundidad de la carga, t es

el perodo de tiempo entre el pulso de c)oque y la primera implosin de burbu!a y w es la

densidad del agua. 3er tambin Energa de c)oque.

Energ#a de c(o+ue."e determina en la prueba de la energa submarina y se define en tronaduracomo la energa usada para expandir el )oyo de tronadura a un equilibrio estable, +igura %.B. "ecalcula de los tiempos de pulso de presin inicial registrados por transductores de presinlocali#ados en el agua cerca de las cargas detonantes segn la ecuacin1

=


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perforacin. El trmino espaciamiento efectivo se refiere a la dimensin lineal entre )oyos quedetonan sucesivamente, y toma en consideracin la direccin de la cara libre. 3er +igura %.2.

Esta%ilidad."e usa el trmino estabilidad generalmente con respecto a los explosivos emulsin yacuagel y se refiere al tiempo que un producto explosivo puede quedar en un )oyo de tronadurasin que ocurra un cambio en la composicin qumica o fsica. +abricantes proveen 7tiempos deresidencia7 de manera que no ocurran prdidas significativas de energa en la tronadura.

E"plosi&os alumini)ados. "on explosivos compuestos a los cuales se les adiciona aluminio enpolvo de diferente granulometra. El aluminio se aade para potenciar la energa efectiva delexplosivo, en virtud del alto calor de formacin del xido de aluminio que se produce durante lareaccin de detonacin. El aluminio no aumenta el volumen de gas producido, al contrario,disminuye al atrapar algo del oxgeno. El aluminio acta como un combustible en la reaccin y suuso debe estar acompaado por la reduccin de otro componente combustible 'por e!., petrleo(.El aluminio aumenta la performance al elevar la temperatura de reaccin, aumentando por lotanto la presin pea? de )oyo y aumentando la velocidad de despla#amiento del burden. Elaluminio en polvo se aade )asta un %6J en peso a los explosivos a granel. *o aumenta lavelocidad de detonacin de un explosivo y puede causar su reduccin. La granulometra delaluminio en polvo es el principal factor que influye en su efectividad al me!orar la performance delexplosivo. 8artculas ms finas reaccionan ms rpidamente y ms completamente y tienen unmayor impacto que las ms gruesas.

E"plosi&os primarios."on explosivos que detonan por ignicin simple de medios tales comoc)ispas, llamas, impacto, y otras fuentes primarias de calor. Los explosivos primarios incluyenaquellos que se )allan en detonadores, cordn detonante, e iniciadores.

E"plosi&os secundariosson explosivos en que la detonacin es iniciada por el impacto de ladetonacin de un explosivo inicial 'primario(. Esta definicin incluye todo explosivo usado entronadura de rocas. ateriales insensibles tales como nitrato del amonio se clasifican comoexplosivos terciarios.

E"plosi&os slurries. 3ea acuagel.

-actor de carga.4ste es el trmino usado para describir la cantidad de explosivo usado pararomper un volumen o peso unitario de roca, El trmino tiene por eso las unidades de ?g@mA o?g@ton. &lgunos tambin toman en cuenta la potencia en peso de explosivo para expresar el pesode explosivo como equivalente a la potencia en peso equivalente al &*+, o sea, Kteff KtM

potencia en peso relativa. tro usuarios prefieren usar un trmino inverso del factor de carga,para describir el peso de roca quebrada por unidad de peso de explosivo 'ton@?g(.

-actor de energ#a.Este trmino es similar al +actor de carga, pero la energa del explosivo seexpresa como una relacin al peso o volumen de roca quebrada 'o sea. N@mA o N@ton oOcal@ton(. El factor de Energa es por eso el producto de +actor de $arga y la energa por pesodel explosivo.

1...*Energa

FF ce= o, EFF ce **..=12>.= '%.:(

donde E potencia en peso PJQ, +c factor de carga Pgr@tonQ

Grado de -i'acin.El grado de fi!acin se refiere al grado de confinamiento de la carga explosivaen el )oyo de tronadura, el que es influido por el nmero de caras libres, el ngulo de abertura alas caras disponibles libres, y a la resistencia de la roca circundante. Langefors R Oi)lstrom'%;:9( indican que para un )oyo de tronadura vertical con pasadura normal, el grado de fi!acines la unidad, decreciendo a 6.9> a medida que la inclinacin del po#o aumenta a %96.Cependiendo de la aplicacin, el grado de fi!acin puede variar de 6.> a 2.6, +igura %.>. "e usanvalores de %.> a 2 en tronaduras en tnel, con valores de 6.> a 6.:> en )oyos de tronadura conuna base libre 'e. g. po#os sin pasadura(.

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?o#o de rainura

?o#o deali+io

4@nel 7rainura&uemada8 f 1

?o#o inclinado 72B18

f ( .=?o#o inclinado 7/B18

f ( .;

4ronadura en%anco

f ( 1

'urdenli%re

f ( .


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La potencia relativa en volumen 'IT"( se relaciona a la potencia relativa en peso 'IK"( por laecuacin1

anfo

RWSRBS

exp*= '%.9(

donde exp y anfo se refieren a las densidades del explosivo y del &*+ respectivamente.

3er tambin 8otencia en peso y 8otencia relativa en peso.

resin de detonacin.La presin de la detonacin es la presin que ocurre dentro de la #onaprimaria de reaccin que est limitada en un lado por el frente de c)oque y en el otro lado por elplano de $)apman Nouguet '$GN( 'figura %.H(. Cetrs del plano $GN, estn los productos de lareaccin, y an algunos productos todava sufren reaccin, que e!ercen una presin menor,conocida como la presin de explosin, o presin pea? de )oyo. 8resin de la detonacin es

usualmente una cantidad calculada basada en la densidad de explosivo ' exp ( y el 3C del

explosivo ' expVOD (, y normalmente se calcula de la ecuacin1

2

expexp **2. VODPd = '%.;(donde P?g@mAQ

=eneralmente se considera a la presin de detonacin responsable del fracturamiento de la rocaalrededor del )oyo de tronadura. Iocas masivas de resistencia alta, usualmente requieren unapresin de detonacin alta para una fragmentacin ptima.

resin de la e"plosin.3ea 8resin pea? de )oyo de tronadura.

resin pea0 de (o$o, o resin de E"plosin, se usa para referirse a la presin pea?desarrollada detrs de la #ona de reaccin primaria en la columna del explosivo. La presin pea?de )oyo generalmente es aproximadamente un B>J de la presin de detonacin. Es la presinpea? de )oyo la que se considera que produce el esfuer#o para levantar el burden, y dilatacin defracturas en la masa rocosa que rodea un )oyo de tronadura.

ro$eccin de rocas.Es el despla#amiento indeseado de roca de un rea de la tronadura. Esimportante sealar que un buen diseo minimi#ar la ocurrencia de proyeccin, pero no puede

garanti#ar la eliminacin de ella. *o se debe permitir que las rocas salgan del rea de latronadura, y en situaciones de tronaduras en banco bien controlada usualmente la proyeccin noes ms que aproximadamente > veces la altura del banco. La proyeccin puede ser causada porsobre confinamiento de cargas, o sobrecarga debido a la presencia de cavidades o fracturasabiertas en la roca.

Ra)n de carga. Este es un trmino que describe la distribucin vertical de explosivo en unbanco y es igual a la ra#n del largo de la carga sobre el piso del banco 'o sea el largo de lacarga U pasadura( a la altura del banco. 8ara po#os de gran dimetro, esta relacin puede serpequea, con una gran proporcin de explosivo locali#ado deba!o el piso, en la pasadura. Ta!oestas condiciones es difcil lograr una fragmentacin uniforme.

Ra)n de rigide).Es un trmino que describe la influencia de la geometra del disparo en elestado de confinamiento de una columna de explosivo, y se toma como la ra#n entre la alturadel banco y el burden. "e sabe bien que la longitud de un )oyo de tronadura tiene una gran

influencia en la dimensin del burden, que se puede romper an para dimetros de po#oconstantes. 8o#os largos quiebran un burden fi!o ms fcilmente que po#os cortos yobservaciones prcticas sugieren una longitud ptima de )oyo de alrededor de A a B veces elburden. El ptimo representa un equilibrio entre la fragmentacin me!orada de po#os ms largos,y el aumento de la desviacin en la perforacin de los po#os largos.Resistencia al agua. La resistencia al agua de los explosivos vara extensamente segn lacomposicin del explosivo, y el empaquetamiento del explosivo. Los explosivos con nitrato deamonio@ petrleo '&*+( tienen una resistencia al agua muy pobre, ya que el nitrato del amonioes soluble en agua. El efecto del agua en la performance del explosivo es reducir la sensibilidaddel explosivo, reduce la eficiencia y la energa de reaccin. "e acompaa la presencia de agua enel )oyo de tronadura frecuentemente por la generacin de )umo txico naran!a o caf.

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+inalmente, se puede reducir la sensibilidad al punto donde el producto no detonar. Explosivoscomunes comerciales no son a prueba de agua, ellos tienen slo calidades de resistencia alagua. La resistencia al agua se ran?ea cualitativamente usando trminos tales como malo,regular, bueno o excelente.


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proyeccin y sobre presin excesiva. El taco intermedio se aade a la columna del explosivo parareducir deliberadamente la cantidad de explosivo contenido en un )oyo de tronadura. "e agregataco intermedio en aquellas posiciones en el )oyo de tronadura donde la roca circundante es losuficientemente dbil como para no requerir un quebrantamiento adicional. 3ea +igura %.;.

Tra)ado./ra#ado se refiere a la prctica de insertar una lnea de cordn detonante dentro de un)oyo cargado. El efecto deseado es promover la insensibili#acin de una porcin del explosivo, ocausar iniciacin lateral del explosivo. &mbos efectos causan una disminucin del rendimiento de

la energa de c)oque del explosivo, como consecuencia de esto provee algo de alivio a la roca encuanto a dao inducido.

Tronadura de tacos intermedios. 4ste es un trmino usado cuando una columna larga deexplosivo es reempla#ada por varias unidades de carga ms pequeas, con cada unidadseparada por material inerte tal como el taco superior.


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2elocidad pea0 de part#cula $ &elocidad de la onda .La 3elocidad pea? de partcula '883( serefiere a la velocidad de movimiento de partculas individuales dentro de la masa rocosa comouna vibracin u onda de c)oque que se propaga por la roca. Estas partculas se pueden moverslo en cantidades pequeas en A dimensiones, de manera que se pueden medir velocidadespea? de partcula en A direcciones ortogonales. El 883 medido en cualquiera ubicacin es unafuncin de la energa en la fuente de vibracin, la distancia desde la fuente, y las caractersticasde la atenuacin de la roca. La velocidad de la onda 8, 3p, es una medida de la velocidad depropagacin de la onda en la roca, y es independiente de la fuente de vibracin. La velocidad de

la onda 8 es controlada por la roca y propiedades estructurales del medio. 883 y 3p, serelacionan en un medio elstico, )omogneo segn la ecuacin1

V

PPV= '%.%2(

donde es el nivel de deformacin inducida dinmica en la roca

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Capitulo II

Mecanismo de fragmentacin de la roca por explosivos.

5ay B etapas en que el rompimiento y el despla#amiento del material ocurren durante y despusde una detonacin completa de una carga confinada. Las etapas se definen1

/%. Cetonacin./2. 8ropagacin de las ondas de c)oque y@o de esfuer#o./A. Expansin del gas a presin./B. ovimiento del material.

&unque estas etapas se describen aisladamente, se debe recalcar que en la tronadura de un)oyo slo o de varios po#os la fase de un evento ocurre simultneamente con otro a intervalosespecficos.

La detonacin es la fase inicial del proceso de fragmentacin 'fig. 2.%(. Los ingredientes bsicosde combustibles y comburentes de un explosivo en una detonacin, se convierteninmediatamente a gases de altas presiones y altas temperaturas. $ercana a una reaccinnuclear, una detonacin es la reaccin qumica ms rpida que se conoce. 8ara explosivos

comerciales, las presiones detrs del frente de detonacin son del orden de 2666 8a '26Obares( a 2:>66 8a '2:> Obares(. Esta presin, conocida como la presin de detonacin, esdependiente principalmente de la densidad y de la 3C del explosivo. El marco de tiemponecesario para completar la detonacin, ocurre desde pocos microsegundos para una cargapequea esfrica a unos pocos milisegundos para una carga cilndrica larga. tros factores queafectan al tiempo de detonacin son las formas geomtricas, dimensiones y la 3C de la carga.

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-igura 3.4

La segunda fase que sigue a la detonacin es la de propagacin de las ondas de c)oque y deesfuer#o a travs del maci#o rocoso 'fig. 2.2(. Esta alteracin u onda de presin transmitida atravs del maci#o rocoso es resultado, en parte, del gas que se expande rpidamente a altas

presiones que impacta a las paredes del po#o, y a la presin de detonacin. La geometra de ladispersin depende de muc)os factores, tales como la ubicacin del punto de iniciacin 'opuntos(, la 3C y la velocidad de la onda de c)oque en la roca. 8or lo general, fallamiento porcompresin, tensin y ci#alle ocurre como una #ona de material pulveri#ado cerca de la carga, yaque es donde la energa de la onda es mxima. & medida que el frente de onda via!a )aciaafuera, tiene una tendencia a comprimir el material en el frente de onda. En ngulos rectos a estefrente de compresin, existe otra componente que se conoce como el esfuer#o tangencial. "i esteesfuer#o es de suficiente magnitud, puede causar fallamiento por tensin en ngulos rectos a ladireccin de propagacin. Los fallamientos mayores de tensin en la roca se espera que ocurrancerca del po#o, en discontinuidades o donde )ay un cambio dramtico en la disparidad de laimpedancia. Los componentes de compresin, tensin, ci#alle y los componentes combinados decualquier frente de onda, siempre decaern con la distancia a la carga. La interaccin de ondasde esfuer#o en un medio complicado, discontinuo como es el maci#o rocoso, es un rea deintensa investigacin y se considera muy importante en algunas de las nuevas teoras detronadura.

-igura 3.3

Curante y@o despus de la propagacin de la onda de esfuer#o, los gases a alta temperatura ypresin, imparten un campo de esfuer#o alrededor del po#o que puede expandir el po#o original,extendiendo grietas radiales, y penetrando en cualquier discontinuidad 'fig. 2.A(. Curante estafase es donde existen controversias sobre el principal mecanismo de fragmentacin. &lgunoscreen que la red de fracturas a travs del maci#o rocoso est completa, mientras que otros creen

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4acoo

Hona de ,etonacin

Estado deexplosin

Explosi+o sin detonar


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que el proceso principal de fracturamiento recin est comen#ando. En cualquier caso, son losgases contenidos en la nueva cavidad formada alrededor del po#o, gases que penetran en lasdiscontinuidades y el impulso impartido al material por la detonacin principalmente responsablesdel despla#amiento del material quebrado. *o est claro la trayectoria exacta de los gases dentrode la masa rocosa aunque se est de acuerdo que siempre toman la trayectoria de menorresistencia. Esto significa que los gases primero migran a las grietas, diaclasas, fallas ydiscontinuidades existentes, adems de a estratos de material que tienen ba!a co)esin en lasinterfases. "i una discontinuidad o estrato lo suficientemente grande conecta los po#os a una

cara libre, los gases de alta presin generados despus de la detonacin inmediatamente se irna la atmsfera. Esto reducir rpidamente la presin total de confinamiento lo que conducirinevitablemente a una reduccin en fragmentacin y en eyeccin del material. Los tiempos deconfinamiento para los gases en un maci#o rocoso, varan significativamente dependiendo de lacantidad y tipo de taco y del burden. Estudios )ec)os con cmara de alta velocidad muestran quelos tiempos de confinamiento del gas antes del movimiento del burden varan desde pocos adecenas de ms. "e )an medido tiempos de confinamiento en un rango de > a %>6 ms para unaamplia variedad de rocas, explosivos y burdens. =eneralmente, pero no siempre, los tiempos deconfinamiento pueden disminuirse empleando explosivos de alta energa, disminuyendo el burdeno una combinacin de ambos. Esto se aplica por igual al material en la cara del banco o en laparte superior del banco, como en el caso de eyecciones de taco o de crateri#acin. Luego, slocargas bien confinadas con burdens adecuados pueden entregar su potencial total defracturamiento adicional por efecto del gas y movimiento del maci#o.

-igura 3.5

El movimiento del material es la ltima etapa en el proceso de tronadura '+ig. 2.B(. La mayora dela fragmentacin ya se )a completado a travs de las ondas compresionales y de tensin, de lapresuri#acin del gas o una combinacin de ambos. "in embargo, algn grado de fragmentacin,aunque ligero, ocurre a travs de colisiones en el aire y cuando el material impacta al suelo.=eneralmente, mientras ms alto es el banco mayor es la fragmentacin debido al aumento de lavelocidad de impacto de los fragmentos individuales cuando caen al piso del banco."imilarmente, el material eyectado de las filas opuestas de un amarre en 3 y que colisionan en elaire puede resultar en una fragmentacin aumentada. Este fenmeno fue documentado con eluso de la cmara de alta velocidad en tronaduras en banco.

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-igura 3.6

El movimiento del material fragmentado se muestra en las fig. 2.> a fig. 2.%2 para diferentescondiciones de cara de banco. $uando no se utili#a pasadura 'figs. 2.> y 2.H(, se determinan 2tipos de movimiento. En fig. 2.> la altura total del banco directamente enfrente de la columnaexplosiva, se mueve en forma similar a una onda plana y la velocidad en cualquier punto esconstante. Este comportamiento generalmente se encuentra cuando el material es muycompetente, muy frgil y con estructuras bien definidas, diaclasas muy espaciadas y mayores queel espaciamiento o burden empleado.

-ig. 3.7 -ig. 3.8

$uando el material es blando, altamente fisurado y con diaclasas muy !untas, como en carbn o

algn tipo de depsitos sedimentarios, los perfiles se seme!an a una ruptura por flexin. En estecaso, el mayor despla#amiento y velocidad ocurren adyacente al centro de la columna explosivacon el menor movimiento en la pata y en la cresta. $uando se asume la misma situacin en la fig.2.H pero con pasadura, el movimiento resultante es casi el mismo excepto que la pata sedespla#a )acia arriba ms rpido y a un ngulo mayor que la )ori#ontal 'fig. 2.:(. Los A primeroscasos asumen una cara relativamente recta entre la cresta y la pata0 sin embargo, en muc)asoperaciones en banco las condiciones existentes son ms parecidas a la fig. 2.9, donde el burdenen la pata es muc)o mayor que en la cresta.

1:

E#eccinn deltaco


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-ig. 3.9 -ig. 3.:

El burden de la pata es muy grande para el explosivo seleccionado0 luego ocurre muy pocomovimiento en la pata, mientras que resulta un mayor despla#amiento en la mitad superior delbanco. 5ay A opciones disponibles para aumentar el movimiento en la pata1

%. Emplear perforacin inclinada en un intento de mantener constante los burdensdesde la cresta a la pata, y2.


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-ig. 3.44 -ig. 3.43

5asta este punto los eventos /% a /B, se )an discutidos ms o menos como eventos aislados."in embargo, en un ambiente real de tronadura, puede ocurrir ms de un evento al mismo tiempo.$onsideremos un po#o vertical en un banco con el iniciador ubicado cerca del fondo del po#ocomo se muestra en la figura 2.%A. &sumamos que el explosivo usado es %2 m de &*+ con una3C de A;HA m@s, y el material tronado es cali#a con una velocidad snica de B>:Am@s y de unadensidad de 2,A gr@cc. Cespus de la iniciacin del iniciador, toma slo unos pocosmicrosegundos y una distancia de 2 a H dimetros del po#o para formar el cabe#al de la onda dedetonacin. $uando esto se forma, via!a a travs de la columna explosiva con una velocidadcaracterstica de la velocidad de rgimen 'en este caso de A.;HA m@s(. /oma aproximadamente A

ms para que los %2 m de &*+ detonen completamente.

Centro de estos A ms, pueden ocurrir muc)as otras cosas. $omen#ando en el fondo del po#o yprogresando )acia arriba de la columna, toma lugar la expansin del po#o a travs de latrituracin de las paredes del po#o. Esto produce ondas de esfuer#o compresivas concomponentes tangenciales emanando de las paredes del po#o y progresando )acia fuera entodas direcciones con una velocidad caracterstica de la velocidad de la onda snica de la cali#a./oma aproximadamente %ms para que la onda de compresin via!e los B,H m de burden )asta lacara libre. Cetrs de la propagacin de la onda de compresin algunas grietas radiales empie#ana desarrollarse ms all de la #ona de trituracin con una velocidad del orden del 2> al >6J de lavelocidad de la onda 8 para la cali#a. "i la intensidad del pulso de la onda de compresin es losuficientemente alta, se pueden iniciar nuevas grietas y@o extensiones de las preexistentes encualquier lugar entre la #ona triturada cercana al po#o y la cara libre. El mayor nmero de grietasse encuentra generalmente cercano al po#o. $uando la onda de compresin llega a una caralibre, se convierte inmediatamente en onda de tensin que comien#a en la cara libre y regresa a

travs de la roca )acia el po#o. $omo resultado de las nuevas fracturas creadas por el paso de laonda de compresin, la onda de tensin demorar ms en via!ar la misma distancia de B,H m. "iel burden es lo suficientemente pequeo y la intensidad de la onda refle!ada es lo suficientementegrande, se espera algn descostramiento en la cara libre del banco, aunque no ocurra unmovimiento significativo del material. & A ms despus de la detonacin y reaccin completa del

&nfo, los gases de alta temperatura y presin alcan#an un nuevo equilibrio debido a la expansindel po#o. /anto la temperatura como la presin )an cado significativamente, resultando unareduccin de la energa en el orden de 2> al H6J de la energa terica originalmente disponible.Esta energa remanente, adems del impulso generado anteriormente por la detonacin, acta enla masa rocosa -preacondicionada despla#ndola en la direccin de menor resistencia. 8uedeocurrir una fragmentacin adicional en esta etapa por los gases que penetran y extienden lasgrietas preexistentes o las discontinuidades. Es en esta etapa en que algunas teoras detronadura son contradictorias ya que algunos creen que la red principal de fracturas recincomien#a. "in importar de cual marco de tiempo es responsable del desarrollo de la red defracturas, el movimiento y despla#amiento del material en la parte superior del banco o de la cara

libre ocurre muc)o despus debido al confinamiento de la presin del gas dentro de la masarocosa y al momento impartido al material fragmentado por la detonacin. El instante en quecomien#a el movimiento de la masa rocosa depende de la respuesta del material en con!unto conel estmulo del esfuer#o y la presin del gas generado por el explosivo. 8ara los burdens y tacostpicos que se encuentran en terreno, el espon!amiento ocurre entre % y H6 ms, la eyeccin detaco entre 2 y 96 ms y el movimiento del burden entre > y %>6 ms despus de la detonacin. Lasvelocidades de elevacin de la superficie alrededor del collar del po#o estn alrededor de2 a A:m@s, las de eyeccin de taco entre A a B> m@s y las de movimiento del burden entre 2 a B6 [email protected] velocidades de eyeccin de gas en las discontinuidades son tan altas como 2%A m@s ytambin pueden ser menores a > m@s.

1;


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MANUAL ENAEX

La interaccin explosiva de la roca durante la tronadura puede ser representado por la curvapresin volumen de los gases desde la condicin inicial de explosin )asta que alcancen lascondiciones terminales '+ig. 2.%B(. El rea ba!o la curva volumen presin representa la energaexplosiva liberada durante las fases diferentes de explosin.

En cargas desacopladas, los gases se expanden y ocupan el volumen del barreno 3b. puestoque los gases de explosin no acta sobre la roca )asta que completamente ocupan el barreno,la energa representada por la Wona % G se considera que no participa de la parte til del procesode tronadura de la roca 'la fragmentacin y el levantamiento o soltura(. En un barrenocompletamente acoplado, la presin de explosin ser igual a la presin del barreno.

En la fase de la onda de c)oque, los gases de explosin se expanden desde el volumen inicial'3b( del barreno )asta el volumen del barreno expandido a la condicin de equilibrio '3eq(. La

1=

3 a 457 m/s

2 a 37 m/s

Perfil de

eyeccin del taco

Perfil del movimiento

hacia arriba de lasperficie

!aco

"ona

tritrada

#abe$al de

detonacin

Po$o expandido

%ases del explosivo

&niciador

&nicio del movimiento

2 a 4' m/s

Perfil de la cara del

banco

Material( cali$a

)p * 4573 m/s

+xplosivo( ,nfo -2 m)01 * 33 m/s

1imetro del po$o * 56rden PM * 48 m

Fig 21/ 5nteraccin de e+entos 41 a 4 en una tronadura%anco


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energa liberada durante esta fase est definida como la energa de choque y es representadapor el rea 8&TX. La lnea 8T representa la respuesta de la pared del barreno a la cargaexplosiva y es una funcin del mdulo dinmico de Young y a la relacin de 8oisson de la masacircundante de roca. La energa de choque est dividida en dos componentes1 el componentecintico 'E?se( 'la Wona 2( y el componente de tensin 'Esse) 'la Wona A(. El componentecintico de energa de choque es utili#ado en dilatar el barreno y en triturar la roca circundante.El componente de tensin es la energa almacenada en la roca en la condicin de equilibrio y seasume que es responsable de crear la red primaria de fracturas.

La lnea X$ es la respuesta de la masa rocosa a la penetracin del gas en las fracturas. En estafase, la energa es utili#ada para dos propsitos.


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-igura 3.46

21

p

'

'

Dolumenn

,ureza de

la roca

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1 2

/

:


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22


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Cap#tulo III

+xplosivos.

5.4. GENERAL.

Los explosivos estn )ec)os de oxidantes y combustibles en una me#cla meta estable. Cndolesun estmulo suficiente, se descomponen violentamente liberando una gran cantidad de energaque llega a ser til para quebrar la roca. En la mayora de los explosivos comerciales, losoxidantes son principalmente nitratos, siendo el nitrato de amonio el material bsico defabricacin. tros nitratos comnmente usados incluyen el de sodio, calcio, potasio y an algunosinorgnicos tales como aminas y )examinas.

Los combustibles bsicos para un explosivo incluyen el $ y el 5, ya que estos reaccionan con el para liberar grandes cantidades de energa. La mayora de los combustibles son )idrocarburosque tienen una estructura bsica de $52.

En general, )ay dos tipos de explosivos1 los moleculares y los compuestos. Los molecularestienen y combustible dentro de las mismas molculas0 tienen la venta!a que los oxidantes ycombustibles estn en contacto ntimo, de manera que la reaccin se lleva a caboextremadamente rpida, y generalmente es completa. El trinitrotolueno '/*/( es un e!emplo deun explosivo molecular. Los explosivos compuestos tienen oxidantes y combustibles en diferentesmolculas o en diferentes compuestos. Cebido a que el combustible y el oxidante estn muyseparados relativamente, la reaccin de descomposicin se lleva a cabo muc)o ms lentamenteque en un explosivo molecular. El &*+, las emulsiones y los acuageles son todos e!emplos deexplosivos compuestos, aunque, estrictamente )ablando, ellos son un sistema )brido ya que elnitrato de amonio contiene tanto combustible 5 y en asociacin molecular, en adicin alcombustible separado contenido en el petrleo.

Cos aspectos importantes de la formulacin de un explosivo son el tamao de las partculasinvolucradas en la reaccin y la cantidad de espacio libre de )uecos en la formulacin. En suestado normal, el petrleo no se absorbe en la superficie del nitrato de amonio. $uando se muele

lo suficientemente fino, el rea superficial llega a ser lo suficientemente grande y el petrleopuede formar un fino recubrimiento sobre el polvo, lo suficiente para permitir y sostener lareaccin de descomposicin. 8ero el polvo del nitrato de amonio es difcil de mane!ar de maneraque se desarroll un prill poroso. El prill consiste de un capara#n de cristal con el espacio entrecristales seme!ando poros o capilares. $uando se me#cla con petrleo, ste penetra el prill poraccin capilar. El grado de intimidad de la me#cla de petrleo dentro del prill est algoinfluenciado por el dimetro del prill1 pequeos prills proporcionan una distribucin ms uniformeque prills grandes. /picamente, el prill grado explosivo tiene un rango de tamao desde % mm a Amm, estando el grueso del material entre % a 2 mm de dimetro.

El concepto de espacio libre es particularmente importante en los explosivos compuestos. Elespacio libre o )ueco en un explosivo parece servir dos propsitos. 8rimeramente el espacio

2/


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permite que el oxidante y el combustible se muevan !untos. "i la densidad en volumen de laformulacin es muy grande, el movimiento de los componentes es impedido y la reaccin sedetendr. En segundo lugar el espacio libre proporcionar un mecanismo para la generacin de-puntos calientes causados por la compresin adiabtica. El calor generado por la compresinproduce un punto caliente que permite que la reaccin se sostenga por s misma. "i la reaccinencuentra una #ona en que )ay insuficientes )uecos, 'por e!. donde no )ay micro esferas( lareaccin se apagar y la detonacin cesar. En el caso del &*+, el espacio de )uecos seproporciona en virtud de la porosidad de los prills. 8uesto que la densidad del cristal de nitrato de

amonio es alrededor de %.: gr.@cc y la densidad en volumen del prill de casi 6.9> gr.@cc, se puedever que el nitrato de amonio prilado contiene un porcenta!e de )uecos de casi un >6J. & unadensidad aproximada de %.% a %.2 gr.@cc, el nitrato de amonio llega a ser demasiado denso parasostener una detonacin.

5.3. =UIMICA DE LO1 E>LO1I2O1.

"e asume en esta seccin que la reaccin de la descomposicin para el explosivo resultar enuna oxidacin completa de todos sus componentes. La valide# de esta suposicin es algodependiente de la composicin correcta y del tamao del prill. La reaccin bsica dedescomposicin para el nitrato de amonio est dada por1

2 2 / 2 2 2!" !O " O ! O + + 'A.%(

de la cual el balance de oxgeno se puede estimar del conocimiento de los pesos atmicos detodos los elementos0 ste ser de 6.2 g@g 26J. "imilarmente, la reaccin de descomposicinpara el componente combustible del &*+ 'simplificado como $52( se puede escribir como1

2 / 2 22 2 2 2C" O CO " O+ + 'A.2(

Esta reaccin se ve deficiente en oxgeno, de manera que el oxgeno requerido para completar lareaccin debe ser proporcionado por el componente oxidante del explosivo. $uando los doscomponentes se me#clan !untos, la ecuacin de la reaccin se puede escribir como1

/ < / / 2 2 2 2!" !O C" " O ! CO+ + + 'A.A(

de la cual la cantidad de combustible requerido para lograr una me#cla con oxgeno balanceadose puede calcular que es %>@2>B >.>%J. En el caso que se agregue menos combustible, se

dispone de un exceso de oxgeno y se produce xido nitroso '*( en adicin a los productos dems arriba. Cebido a su ba!a estabilidad en la presencia de oxgeno libre, este producto sereduce rpidamente a dixido de nitrgeno '*2( que es altamente txico, y combinado con la)umedad atmosfrica forma cido ntrico. $uando se forma, el xido nitroso es claramente visibleen la forma de )umo coloreado naran!a o caf. .>J, la me#cla resultante se convierte endeficiente en oxgeno, resultando en la formacin de monxido de carbono, ms txico que elrelativamente inofensivo dixido de carbono $2. &unque la energa de reaccin tambindisminuye con el exceso de petrleo, esta disminucin es menor que la que ocurre para el excesode oxgeno. Ce las dos alternativas, es me!or tener un ligero exceso de petrleo, de manera quela formulacin ms comn de &*+ tiene HJ de petrleo.


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( ) ( ) ( )/ 2 1 : / 1 / 2 2 2 2 2 /!" !O #C" # $l # " O ! #CO # $l O+ + + + + +

para %1 'A.B(

Fig /1

Fig /2

El &l se aade en cantidades de )asta %>J en peso, pero lo ms comn son cantidades entre > y%6 en peso. Ce la ec. A.B, el >J de &l requerir una reduccin en el contenido de petrleo de >.:

a BJ para un balance de oxgeno perfecto y tambin reducir el volumen total de gas de %% molescomo se calcul en la ec. A.A a %6.> moles como se calcul en la ec. A.B

Es claro de la ec. A.B, que el &l acta como un combustible en la reaccin de descomposicin delnitrato de amonio. El beneficio del &l como un aditivo a los explosivos est en el muy alto calor deformacin del xido de &l, aproximadamente %H.2> N@Og. Este calor de formacin resulta en unconsiderable aumento en la temperatura de los productos gaseosos de la reaccin, que a su ve#produce un considerable incremento en la presin de los gases en el )oyo. El aumento de presincausado por el aumento de la temperatura de los gases ms que compensa la reduccin en elvolumen de gas producido, de manera que el efecto neto de aadir &l es aumentar la energadisponible terica, principalmente a travs de un aumento de la energa de levantamiento.

2


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"i el &l se aade como un combustible y es para contribuir totalmente a la energa del explosivo,debe cumplir estrictas especificaciones de tamao. El &l se aade en forma metlica,generalmente como polvo. "i el tamao del grano del &l es muy grueso, el tiempo disponible parala oxidacin ser inadecuado para permitir una reaccin completa del &l, y el beneficio total no seobtendr. &dems, ba!o estas condiciones, tender a existir un exceso de oxgeno 'insuficientecombustible(, y se generarn )umos de xidos nitrosos. "i el polvo de &l es muy fino, es muyriesgoso mane!arlo, ya que el polvo en s se convierte en un riesgo de explosin de polvo. Eltamao ideal para el polvo parece estar en el rango de :6 a %66 mallas.

5.5. TECNOLOGIA DEL RILL.

El nitrato de amonio slido usado en los explosivos simples se suministran en la forma de prills.Estos prills deben ser porosos y de una distribucin de tamao uniforme. El tamao tpico para elprill de nitrato de amonio grado explosivo es1

%66J Z A mm ;6J Z 2 mm %J Z % mm

El grueso del prill en el nitrato de amonio grado explosivo, por lo tanto, debe tener un dimetroentre % y 2 mm.

Curante la formacin de los prills, una fina capa de arcilla se aade generalmente en el exterior

del prill. Esto es para contrarestar la naturale#a )igroscpica del nitrato. El nitrato sinrecubrimiento en contacto con el aire que tenga un H6J de )umedad, eventualmente setransforma en lquido. &rcilla finamente ad)erida a la superficie del prill reduce este efecto, perotambin reduce la sensibilidad y permeabilidad del prill. 8equeas cantidades de aditivos desulfato de &l tambin se pueden aadir para me!orar la resistencia del prill.

La densidad de los prills individuales grado explosivo, debe estar alrededor de %.2 gr.@cc, dandouna densidad en volumen de casi 6.9 gr.@cc. "i la densidad y tamao de los prills estn en elrango correcto, entonces no debera )aber dificultad con el funcionamiento del producto cuandose me#cla con HJ de petrleo, a menos que los prills estn recubiertos con un exceso de arcilla.

Los prills con permeabilidad reducida se pueden detectar examinando una seccin transversal delprill despus que se )a me#clado con petrleo coloreado. "i el petrleo )a penetradouniformemente, el interior del prill estar coloreado uniformemente. "i no, el interior permanecerblanco mientras que el exterior estar coloreado. Este tipo de prill no reaccionar adecuadamente

y el funcionamiento de la detonacin ser inadecuado.

Curante el almacenamiento del nitrato de amonio el ciclo de temperatura puede significar undesmoronamiento de la estructura del prill. $uando la temperatura del nitrato de amonio puro seeleva sobre los A2,%[ $, ocurre un cambio espontneo en la estructura del cristal. El cambio en ladensidad y el volumen de la estructura del cristal resultar en un agrietamiento del cristal y, por lotanto, en el prill. $uando se enfra ba!o los A2[ $ los cristales tienden a aglutinarse y si )ay alguna)umedad presente, el producto empe#ar a formar terrones.

"i los prills estn dentro de un cartuc)o de emulsin, el ciclo de temperatura promover lacristali#acin de la fase emulsin, conduciendo a una prdida significativa de la sensibilidad y alfinal de la insensibili#acin del producto.

2:


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5.6. ENERGIA DEL E>LO1I2O.

La energa del explosivo se puede definir en trminos del traba!o de expansin de los gases dealta presin, o sea, el rea ba!o la curva 83 como se muestra en la fig. A.A, y como se muestra enla siguiente ecuacin1

= cP

dP

PdVEnerga 'A.>(

donde 8 y 3 se refieren a la presin y el volumen de los gases de explosin en cualquier instante

en el tiempo, dP es la presin de detonacin y cP es la presin crtica a la cual ningn traba!o

adicional se reali#a debido a la expulsin del gas a la atmsfera.

Ce muc)as observaciones del funcionamiento de un amplio rango de explosivos, la presin crticaa la cual el traba!o til cesa, es alrededor de los %66 8a. 8or esta ra#n, la energa disponiblepara el traba!o til es sustancialmente menor que el traba!o terico obtenido en consideracin delos calores de formacin de los reactantes individuales.

#9:), P ;) P,:, ,, P:+?&0< ),:&,6>+ 1+ #0:!+

Figura 2/ ,efinicin 0 JD de la energa explosi+a # su dependencia dela presin de desa"ogo

P:

+?

&0

a ;6Jde componentes reactivos 'nitrato de amonio, de )examina, perclorato de amonio( y menos de%6J de agua. tros aditivos principales incluyen la goma de guar para lograr la consistenciarequerida del producto, agentes entrela#adores para proporcionar la resistencia -gel al agua y

agentes sensibili#antes.

3.6. TIPOS DE EXPLOSIVOS QUE FABRICA ENAEX S.A.

3.6.1 DINAMITAS

Cefinicin 1e#cla explosiva cuyo sensibili#ador es la nitroglicerina.

/ipos1- =elatinas G &mongelatinasJ "emigelatinas U /ronex 8lus, Cinatrn, "oftrnJ 8ulverulentas G 8ermicarb, "amsonita, Cinaprimer


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3...4 ?0=!:0@Emulsin en&asada de di*metro intermedio

TL&"/E\ es una emulsin explosiva envasada de dimetro intermedio, no sensible al fulminante*] 9, especialmente diseada para cargar en dimetros intermedios en faenas con abundanteagua donde no es posible desaguar o cargar en forma mecani#ada. $onsistencia rgida por tenercera parafnica.

5.8.5.7 EMULTE> E@Emulsin en&asada de di*metro intermedio

E@ N

Anfo esado !om%ea%le

El E


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perforaciones con agua, cuando el volumen de consumo as lo !ustifica. Es gasificadoqumicamente en el momento del carguo, lo que le confiere excelentes propiedades dedetonacin y permite variar su densidad, y, por lo tanto, el factor de carga, acorde a lasnecesidades del terreno.

El rango indicado corresponde a la -densidad de copa de la me#cla, la que se mide inGsitu, previoal carguo. La densidad en el interior de la perforacin aumenta debido a la compresin que sufreel explosivo por efecto de la presin )idrosttica de la columna de explosivo y del taco.

5.8.5.: EMULTE>^ 1Anfo esado !om%ea%le 1ensi%ili)ado

El E^ 1Anfo esado 2acia%le 1ensi%ili)ado

El TLE*CE\ " es un agente de tronadura a granel para perforaciones de dimetros sobre >Fpulgadas, fabricado en base a una me#cla anfo @ emulsin, sensibili#ada el momento delme#clado y carguo en las perforaciones. "e carga en forma mecani#ada con equiposme#cladores mviles 'camin fbrica tipo &uger o Xuadra(, cuando el volumen de consumo as lo

/


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!ustifica y se recomienda para perforaciones secas o previamente desaguadas, en roca altamentecompetente.

5.8.5.44 !LENDE>@ ALAnfos esados 2acia%les Alumini)ados

Los &*+" 8E"&C" 3&$D&TLE" &L


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para reducir bolones en labores a ra!o abierto o subterrneas, cuando no es prctico )acerperforaciones y es muy til para remover material atascado en c)imeneas y piques.

5.8.7.5 MINI!LA1TER@

Los iniciadores D*DTL&"/EI^ son una variedad especial de &8C^ '&lto 8oder de Cetonacin(especialmente diseados para insertarles un detonador de tipo no elctrico, para facilitar laoperacin de primado. En algunos casos su colocacin puede ser )ec)a con la misma manguerade carguo de &nfo o Emulsin.

/:


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5.8.7.5.4MINI!LA1TER CON ACOLADOR M!D@

Los D*DTL&"/EI $* &$8L&CIE" TC son accesorios plsticos especialmentediseados para a!ustar un booster de pentolita con explosivos tipo dinamita de distintosdimetros, lo que permite el acoplamiento rpido y permanente entre ellos, para asegurar suiniciacin.

MINI!LA1TER CON ADATADORE1 M!1

"on accesorios plsticos especialmente diseados para a!ustar un booster de pentolita con elexplosivo de tronadura controlada "oftron, lo que permite el acoplamiento rpido y permanenteentre ellos, para asegurar su iniciacin.

/


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5.8.7.5.5EA1?!LA1TER@

E&"YTL&"/EI es un con!unto explosivo compuesto por un booster de pentolitaD*DDTL&"/EI@ ensamblado a un dispositivo plstico denominado &daptador a anguera,especialmente diseado para una correcta, fcil y segura manipulacin del iniciador enperforaciones ascendentes de la minera subterrnea, mediante la manguera de carguoneumtico de &nfo o&nfo &lumini#ado. El E&"YTL&"/EI se utili#a en perforaciones de 2 F - de

dimetro, las cuales son muy estrec)as para utili#ar otro tipo de iniciadores, como el &8CG%>6cilndrico o &8C 6.

/;


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/abla A.%. 8ropiedades de los explosivos en cartuc)ados.

/=


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/abla A.2 8tropiedades de los explosivos a granel

.


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/abla A.A pesos y medidas de explosivos encartuc)ados

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Cap#tulo 6

1I1TEMA1 DE INICIACIN.

SISTEMA DE INICIACION.

Los sistema de iniciacin son aquellos elementos que permites transferir la seal de detonacina cada po#o, &signando un tiempo de iniciacin para detonar.La seleccin de un sistema de iniciacin es un factor crtico para el suceso de tronadura. Elsistema no solo controla la secuencia de iniciacin de cada )oyo, sino que tambin1

J &fecta la cantidad de vibraciones generadasJ La cantidad de fragmentacin producida.J El sobrequiebre y la violencia con que esto ocurre.

&dems el costo del sistema es una consideracin importante en el proceso de seleccin.

Especialmente si el costo del sistema causa problemas con sobrequiebre, vibraciones del sueloo fragmentacin. Esto debe ser considerado, no slo basado en el costo del sistema deiniciacin.


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SISTEMA NO ELECTRICO

Cetonador *o elctrico/radicional/radicional"ilencioso"ilenciosoEWGCE/EWGCE/


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La funcin de la mec)a es transmitir la energa calrica desde un puntoa otro,a travs de la combustin del ncleo de plvora en un punto determinado.

$&I&$/EID"/D$&".

$onsiste en un cordn compuesto por un ncleo de plvora negra, con tiempo de combustin

conocido, cubierto por una serie de te!idos y una capa de plstico.

/ipos usados en $)ile1ec)a plstica1 para ambientes secos.ec)a 8lastec1 para ambientes )medos./iempo de combustin1 %B6 seg@metro.

CLA1E1 ? TIOFLas mec)as estn clasificadas de acuerdo a tres categoras,

$L&"E &, /ipo DDD1 Dmplica que es una mec)a plstica recubierta con una ceraparafnica, entrampada en un doble te!ido ubicado sobre el recubrimiento plstico. 8ermite resistiral c)ispeo lateral y a la )umedad.

$L&"E T, /ipo DDD1 Este /ipo de mec)a resiste $)ispeo Lateral.

$L&"E $, /ipo DDD1 Este /ipo de mec)a no resiste $)ispeo Lateral, ni la 5umedad,es una mec)a de muy ba!a calidad.

La velocidad de combustin de la mec)a se ve afectada de acuerdo a la altitud geogrfica en lacual se vaya a emplear. 8or lo que se recomienda reali#ar pruebas de velocidad de combustin.

8recauciones en el uso de las ec)as

Las precauciones que se deben adoptar al momentode usar mec)as son1+orma del corte,"uciedad,5umedad,3elocidad de combustin.


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!ordn detonante

Los cordones detonantes estn constituidos por un ncleo central de explosivo'8E/*(recubierto por una serie de fibras sintticas y una cubierta exterior de plstico de color."egn la concentracin lineal de 8E/* en $)ile se comerciali#an cordones de %.>, A, >, 9, %6, B6gr@m, y otros.

El cordn detonante es relativamente insensible y requiere un detonador de fuer#a *[ H parainiciarlo. la velocidad de detonacin es cercana a :.B66 m@s, y la reaccin es extremadamenteviolenta.La mayor desventa!a en el uso del cordn detonante en superficie es el alto ruido y su reaccinviolenta.


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$aractersticas del cordn detonante de Cenasa

En el uso de cordn detonante en superficie, se debe tener algunas precauciones que sonesenciales para asegurar la detonacin de todos los po#os.

a( antener cada conexin en ngulo recto. $onectores plsticos son convenientes y tilespara esta situacin.b( La distancia entre cordones paralelos debera ser mayor a 26 cm.

c( La distancia entre conectores de retardo y cordn paralelo debera ser superior a %metro.d( *o deber permitirse en el diagrama de amarre cocas o nudos con una altaconcentracin de cordn en un solo punto.e( La iniciacin de cordn deber siempre ser locali#ada en la direccin de la detonacindel cordn detonante.

Nudos con Cordn Detonante.

La prctica en el uso de cordn detonante a llevado a tener ciertas normas y precauciones en eluso de los nudos de los cordones detonantes.

;

TIO1 ? ENTRITA ENTRITA DIAMETRO EMA=UE EMA=UE

CARACT. GgraimHpie GgrsHmt Gmm GmtsHca'a G0gsHca'a

8ID&$IC >6 %6 >,H :66 %>

IE+IW&C

8ID&$IC 2> > >,% %666 %>

EG$IC

8ID&$IC %> A B,6 %666 %ACE/&$IC

8ID&$IC 9 %,> B,6 %H66 %9

8ID&LD*E

"D"D$ 266 B6 9,2 A66 26

"G266

"D"D$ %>6 A6 :,% B66 22

"G%>6

CE*&$IC %6 >6 %6 B,B %666 %9

CE*&$IC > 2> > A,> %B66 %H

CE*&$IC A %> A A,A %966 %9

CE*&$IC 2 9 %,> A,6 %966 %H


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%.G


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/&TL& %.G ximo cordn detonante a usar.

1&,M+!:0

P0"0- mm

MAX5M6!63,6N ,E46NA4E 7grm8

25;27 2127;2'4 /

2'4;3D 1.6 %A66 G 2>66

$orriente mxima de noGdetonacin '&(

6,2> '> min( 6,9> '> min( B '2 min(

$orriente mnima de detonacin'&(

6,> %,> %6

$orriente de disparo

recomendada para serie de)asta 2> detonadores '&(

2 A 2>

-orma de Amarre de los detonadores ElKctricos.

En las tronaduras los detonadores elctricos se conectan formando un circuitoque se une a la fuente de energa por medio de una lnea troncal principal, Los tipos deconexiones que se emplean son1

2


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En 1erieF

La resistencia total del circuito I/ que resulta es 1

I/ IL n ' I8 2M m M rL(

I/ IL n M IC

Conde1

IL Iesistencia de la lneaI8 Iesistencia del puente del detonador

rL Iesistencia por metro lineal del )ilon *mero de detonadoresm etra!e de los )ilos del detonador, 8ara cobre de 6,> mm de dimetro el valor es6,6H> @mIC Iesistencia total del detonador '(.

Este tipo de circuito es el ms utili#ado por su sencille# y por la posibilidad de comprobacin porsimple continuidad del mismo. "i el nmero de detonadores es alto, la tensin del explosornecesario es elevada y el ampera!e que resulta es pequeo de acuerdo a la ecuacin 1

TR

V&=

Conde 1 D &mpera!e 3 3olta!e

En 8aralelo

n

RRR DTT +=

/

EX0L6)63


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MANUAL ENAEX

Este sistema de conexin se utili#a sobre todo en traba!os subterrneos y es recomendablecuando el riesgo de derivacin es alto.

Circuito serie $ paralelo

Este sistema se emplea cuando el nmero de detonadores es muy grande y es neceario reducirla resistencia total para adaptarse a la capacidad del explosor.


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a( C*psula detonante de aluminio, con elemento de retardo y sello antiesttico.b( Conector pl*stico , para unir el tubo de c)oque a una lnea troncal de cordndetonantec( Eti+ueta, que indica el periodo de retardo del detonador y el tiempo nominal de detonacin.

#,:,#!+:&?!,? 1+> !960

3E!U'5E346 0L)45!6 ,E !6L63

,53E!!56N ,E 0360ACA!56N

,E LA 6N,A ,E !?6IUE

!A3CA ,E ?MX

3E)5NA )U3LKN

#,:,#!+:&?!,? 1+> !960

3E!U'5E346 0L)45!6 ,E !6L63

,53E!!56N ,E 0360ACA!56N

,E LA 6N,A ,E !?6IUE

!A3CA ,E ?MX

3E)5NA )U3LKN

#,:,#!+:&?!,? 1+> 1+!0!6F5A

M5X46 05364E!N5!6

!5L5N,36) ,E 0L6M6)

!A3CA 035MA35A ,E AH5,A ,E 0L6M6

!A3CA )ECUN,A35A ,E 04N

!A)IU5LL6 ,E !6'3E 6ALUM5N56

#,:,#!+:&?!,? 1+> 1+!0!6F5A

M5X46 05364E!N5!6

!5L5N,36) ,E 0L6M6)




H6NA ,E 3E4A3,6)

H6NA ,E !A3CA)EX0L6)5DA)

H6NA ,E UN56N ,E4U'6 AL,E46NA,63

4U'6 ,E !?6IUE

C6MAAN45E)4A45!A

!AMA3A ,E A53E>!6F5A

M5X46 05364E!N5!6

!5L5N,36) ,E 0L6M6)



H6NA ,E !A3CA)EX0L6)5DA)

H6NA ,E UN56N ,E4U'6 AL,E46NA,63

4U'6 ,E !?6IUE

C6MAAN45E)4A45!A

!AMA3A ,E A53E>!6F5A

M5X46 05364E!N5!6

!5L5N,36) ,E 0L6M6)





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MANUAL ENAEX

2ENTAA1 DEL 1I1TEMAF

%.G El sistema no se inicia por golpes2.G El tubo puede sufrir estiramiento )asta > veces su longitud, y no piede su capacidad deiniciacin.A.G El tubo al ser quemado con fuego no se inicia su carga explosivaB.G no sufre destruccin despus de )aber sido iniciado.>.G no es afectado por las corrientes extraas.H.G 8uede sufrir nudos y quiebres bruscos, no perdiendo su caracterstica de iniciacin.:.G &umenta la flexibilidad de diseo, permitiendo una amplia eleccin de intervalos de retardopara lograr resultados especficos de tronadura.

DE12ENTAA1

%.G 8uede llegar a cortarse producto de detritus de taco de mala calidad.2.G Existe probabilidad de corte de iniciacin cuando se emplea en combinacin con cordndetonante no apropiado.A.G &l ser iniciado el tubo con un detonador. El detonador debe ser de ba!a potencia, de locontrario podra cortar el tubo sin ser iniciado

CONECTOR DE 1UER-ICIE DE TEC.

Los conectores de superficie son accesorios que permiten dar la secuencia desalida de los tiros, y retardar las lneas de acuerdo al diseo planeado.Estos detonadores estn insectos dentro de configuraciones plsticas que permiten alo!ar yunirse a otras lneas, ya sea descendente a un po#o o conector de superficie.La potencia de los detonadores que tienen estos accesorios , es relativamente mas ba!a que losempleados en interior de los po#os. La potencia es de alrededor de 2 a H.

CONECTORE1 DE 1UER-ICIE ARA TU!O1, CAACIDAD 7 M>IMO.

:


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MANUAL ENAEX

CONECTORE1 DE 1UER-ICIE ARA CORDN DETONATE.

Conector de retardo (ueso de perro

$onector bidireccional tipo /ecnel paracordn detonante.

(, 2'>6(, A':>(, B'%66(, > '%2>(, H'%>6(, : '%:>(, 9 '266(, ;'2>6(, %6'A66(, %% 'A>6(, %2'B66(, %A'B>6(, %B '>66(, %>'H66(, %H':66(, %:'966(, %9';66(,%;'%666(, 26'%%66(, 2%'%266(, 22'%A66(, 2A'%B66(, 2B'%>66(, 2> '%H66(, 2H'%:66( y 2:'%966.

/iempos en "uperficie "1 6, ;, %:, 2>, A6, A>, B2, >6, H>, :6, ;6, %66, %A6, %>6, %:6, %:>, A66y %666.

Los Cetonadores *o elctricos /E$G" se fabrican en largos de variables segn el largo de laperforacin.

CONECTORE1 DE RETARDO O 1UER-ICIE

DE1CRICION

/iene por ob!etivo producir un retardo en lneas troncales de cordn detonante.

Existen conectores Unidireccionales en que la conexin se reali#a en la direccin depropagacin de la detonacin, ya que el retardo funciona en ese sentido y !i direccionalesdonde no es necesario considerar la direccin de propagacin, ya que el retardo funciona enambos sentidos.

ALICACIONE1

"on utili#ados para retardar la secuencia de iniciacin, con el ob!eto de proporcionar unaadecuada generacin de la cara libre.

"e utili#an en lneas troncales en minera a cielo abierto o en cualquier traba!o de remocin derocas.

Los conectores al detonar producen esquirlas, por lo que es recomendable cubrirlos con materialfino de la perforacin, para evitar cortes de tubos de c)oque o cordones detonantes ubicados acorta distancia.

CONECTORE1 DE 1UER-ICIE D?NO

+abrican conectores


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CONECTORE1 DE 1UER-ICIE DENA1A

+abrican conectores ( y un circuito de seguridad 'H( conectados a los )ilosque sirven de proteccin frente a diversas formas de sobrecargas elctricas.

El propio microc)ip posee unos circuitos de seguridad internos. La otra unidad es un detonadorelctrico instantneo explicado en la seccin detonador elctricos. En la cual la gota inflamadora'A( para la iniciacin de la carga primaria '2( est especialmente diseada para proporcionar untiempo de iniciacin pequeo con la mnima dispersin.

:


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MANUAL ENAEX

En cuanto a los tiempos de retardo, los detonadores electrnicos tienen unas posibilidadesmuc)o mayores que los detonadores convencionales.

:

4u%o de c"o&ue

Mdulode

3etardo

3etardo Electrnico

!ondenJsador

4u%o de c"o&ue Elctrico

0erlade

5gnicin

Elementosde

3etardos

!arga'ase

3etardo 0irotcnico

0erlade

5gnicin!arga'ase

Elctrico


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El tiempo de duracin del periodo, se programa y almacena instantes antes de la tronadura sobreuna Iam o una Eprom si el explosor'tar!eta 5ardSare( admite preprogramacin, las posibilidadesson tan amplias que algunos fabricantes ofrecen rangos de tiempos que van desde % milisegundo)asta %> segundos.Los microc)ip proporcionan unos tiempos de retardos con exactitud del orden de 6.% J delintervalo programado.

Los sistema de amarre, que emplean los sistemas electrnicos, son similares a los empleados

con detonadores elctricos.

/ipo de amarre en serie, utili#ado por sistema Celtacaps.

/ipo de amarre en serie paralelo, utili#ado por el sistema Caveytronic y D?on.

OTRA1 CARACTERI1TICA1 DE LO1 DETONADORE1 ELECTRONICO1 1ONF

*o pueden explosionar sin un cdigo de activacin nica. Ieciben la energa de iniciacin y el cdigo de activacin desde el aparato de

programacin y mando.

::

L5NEA ,E 5N5!5A!56N!6NE!463E) ,E )U0E3F5!5E

06H6)!6NE!463 A'5E3460A3A )E!UN,A356

UN5,A, ,E ,5)0A36K 036C3AMA!56N

L5NEA ,E 5N5!5A!56N!6NE!463E) ,E )U0E3F5!5E

06H6)!6NE!463 A'5E3460A3A )E!UN,A356

UN5,A, ,E ,5)0A36K 036C3AMA!56N


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MANUAL ENAEX

Estn dotados de protecciones frente a sobre tensiones1 Los pequeos excesos decarga se disipan internamente a travs de los circuitos de seguridad, mientras que losaltos volta!es ' %666 v.( se limitan por medio de un cortacorriente.

"on insensibles a los efectos de tormentas, radio frecuencia y energa esttica. /ensin de operacin es pequea 'Z >6 v(, que es una venta!a considerando el riesgo de

corrientes vagabundas.

&X ms.

Ed Eo ' % U eG6.6% @'It x $ ((

It IL n IC

CondeIt Iesistencia total del sistema

:


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MANUAL ENAEX

IL Iesistencia de la lnea de iniciacinIC Iesistencia del filamento del detonador elctrico* *mero de detonadores electrnicos.

A.G Dntensidad efectiva DE+que ser suministrada al circuito.

.>..*d

EF

t

E&

R=

B.G Dmpulso de encendido "i

2 *dEF

t

ESi & t

R= =

:;


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MANUAL ENAEX

:=

Turden 9Espaciamiento 9 &$$E"ID" 3alor '(*ro +ilas B $IC* CE/*&*/E >gr@m %%6,2 por metro8o#os x +ilas 9 $*E$/IE" 58 9H6

**ELE" %>H9$


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MANUAL ENAEX

66666

H66666

:66666

BxB >x> HxH :x: 9x9 ;x; %6x%6

MALLA

CO1TOGQ

/radic.% /radic.2 /radic.A 66 >H6666*onel y A2 %>H9 >6%:H H%6%:H


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MANUAL ENAEX

An*lisis de Costos

Los antecedentes de costos son variables para cada faena minera, por lo que se usaron datosreferenciales.Existen diversas variables que afectan los costos de los amarres, esto es1=eometra de la malla, Largo de los po#os,

+orma que toma la tronadura al momento del disparo.

Cistancia al punto de iniciacin.&marres de dos o ms tronaduras


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MANUAL ENAEX


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CAITULO 7

DI1EO EN RAO

O%'eti&o de la tronaduraF+ragmentar la roca en tamaos adecuados, despla#arla y soltarla en una pila de formaconveniente, que sea excavable eficientemente, minimi#ando el dao a la estabilidad de losbancos y de las paredes, as como a edificaciones contiguas, la dilucin del mineral y las libradasde los equipos en forma segura, proporcionando un producto que satisfaga las operaciones de losprocesos posteriores.

Etapas del diseBoF4. 8rimero debe reali#arse un diseo bsico 'preliminar(

3. Cespus se evalan los resultados.3.4. Cocumentar diseos.3.3. onitorear rendimientos de las tronaduras.3.5. $uantificar resultados.

5. Ceterminar los cambios para me!orar los resultados al identificar mecanismos quepromueven un ba!o rendimiento.6. Ieali#ar los cambios

7. $ontinuar desde el punto 2.

Consideraciones a tomar en cuentaF

%. 8ropiedades de la rocaa. Iesistencia a la compresin.b. dulo de Youngc. Cure#ad. Estructuras del maci#o rocoso 'masivo, estratificado, fracturado, blocoso,)omogneo, etc.(.


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2. 8erforacin.a. /ipo de perforadora 'pulldoSn, I8, capacidad del compresor(.b. $apacidad en paso simple o mltiple.c. Iango de dimetros.d. /amao de la perforadora.e. $apacidad de perforar )oyos inclinados

A. Explosivos.a. /ipo.b. 8ropiedades de detonacin.c. 8ropiedades fsicas.d. $osto 'condiciones del contrato o bases de licitacin(.

B. Dniciacin.a. Dniciacin puntual o lateral.b. Dniciacin al fondo o arriba.c. $antidad y tipos de iniciadores.

>. "ecuencia de iniciacin y tiempo de retardo.a. 8aralelo o en 3.b. 8erodos largos o cortos.

DI1EO RELIMINAR.Como reali)ar un diseBo preliminar.

4. .B(

Taco.

/ '2A a A6(MC '>.>(


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MANUAL ENAEX

/amao ptimo de material '%@%6 a %@%>(MC"i se usa un tamao ptimo1

/ '26 a 2>(MC '>.H(

asadura.

N '6.2 a 6.A(MT '>.:(

-RMULA1 M1 COMLEA1.

4. MKtodo Su)Ram.

Ce las mltiples frmulas existentes deben utili#arse las que consideren tanto las propiedades delos explosivos como los parmetros de la roca. "egn nuestra opinin, el formula!e de Ou#GIamutili#ado para determinacin de distribucin granulomtrica de una tronadura, es la ms adecuadapara determinar diseos preliminares para todo el rango existente de dimetros de perforacin.

El modelo Ou#GIam de fragmentacin es el reali#ado por $unning)am '%;9A( y se )a usadoextensivamente alrededor del mundo. "e bas en publicaciones rusas antiguas que desarrollaronuna relacin simple entre los parmetros de tronadura y el tamao medio de fragmentacin. Estetraba!o ruso gan considerable credibilidad del mundo occidental despus que se encontr queconcordaba muy estrec)amente con modelos de fragmentacin basados en la teora decrecimiento de grietas.

El nombre de Ou#GIam es una abreviacin de los dos principales contribuyentes a las ecuacionesque forman la base del modelo1 Ou#netsov y IosinGIammler.

La ecuacin de Ou#netsov proporciona una estimacin del tamao medio, o sea, el tamao deltami# por el cual pasa el >6J de la roca1

://.

:

1;.

..

11

=

E(

(

V$%

'>.9(

donde \>6es el tamao medio del fragmento, & es el factor de roca, 3 6es el volumen de rocaquebrado por )oyo, X son los Og. de explosivo por po#o excepto el de la pasadura y E es lapotencia en peso del explosivo en J.

$omo

"SBRB"SBV == 2. '>.;(

donde

B

SSBR=

'>.%6(

( )

://.;.

://.

2

. 11** = E("SBRB$%

Ie ordenando los trminos1

( )

://.

;.

.

://.

:1

11*

**

=

E

"SBR$

%

(

B

'>.%%(

"i se utili#an dos explosivos por po#o se tiene1


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MANUAL ENAEX

( )

://.

;.

.

://.

:1

11

1..

Q1*

1..

Q*

***

+

=

CfEc

CfEf

"SBR$

%

(

B

'>.%%.a(

donde Ef y Ec son las potencia en peso de los explosivos de fondo y columna, y J$f es el

porcenta!e del peso de la carga de fondo respecto del total.

$unning)am determin el ndice de uniformidad con la frmula1

( )"

)

)c)f

)c)f$BS

B

WSBR

D

Bn

h

.

1..

1.12

1122

+

+

+

=

'>.%2(

donde K es la desviacin estndar de la exactitud de la perforacin 'm(, Lf es el largo de la cargade fondo, Lc es el largo de la carga de columna y L 6es el largo de la carga sobre el piso delbanco 'm(.

$omo

B*))) +cfo *+=

[ ] [ ]B*

CB*(CB*() +

ff+

f

ff+o

c

*1..

Q1*

**Q***

1..*

++

+=

[ ] B*CCB*() +f

cf

ff+o *1..

Q1*

1

*1..

Q***

++=

donde O! relacin pasadura burden, f yc son las densidades lineales de las cargas de fondoy de columna respectivamente en ?g@m.

Y

( )

+

=+

1..

Q1*

1..

Q*

1..

Q1*

1..

Q*

CfCf

CfCf$BS

)c)f

)c)f$BS

fc

fc

se tiene1

[ ]"

B*CC

B*(

CfCf

CfCf$BS

B

WSBR

D

Bn

+f

cf

ff+

fc

fc

h

1**

1..

Q1*

1

*1..

Q***

*1.

1..

Q1*

1..

Q*

1..

Q1*

1..

Q*

12

1*122

1.

.

++

+

+

+

=

donde cy f indican los ?g@m del explosivo de columna y fondo, respectivamente..


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MANUAL ENAEX

Cespe!ando X,

f+

cf

+

h

fc

fc

B*

CfCf

B*

B

W

D

BSBR

CfCf

CfCf$BS

"n

(

*

1..

Q1*

1

*1..

Q

*

1**1222

1

1.

1..

Q

1*1..

Q

*

1..

Q1*

1..

Q*

*

.

1.

+

+

+

+

+

=

'>.%B(

Ieordenando la ecuacin '>.%%a( se tiene1

Luego, )aciendo1

( )

+

=

11

1..

Q1*

1..

Q*

***

://.

1

;..

CfEc

CfEf

"SBR$

#*

'>.%>(

y,

(

B*#

://.

:1

= '>.%H(

podremos calcular T por iteracin )aciendo O Ox , fi!ando la distribucin granulomtrica quedeseamos obtener as como el tipo de explosivo que se quiere utili#ar. La distribucin quedaestablecida por los parmetros \>6 y otro tamao que queramos fi!ar para un porcenta!eacumulado dado y que llamaremos \i.. & partir de \>6y \ise puede calcular n, que es uno de losvalores que se necesita en la frmula de iteracin.

El problema de este mtodo es que el resultado obtenido no es real para cualquier valor de n

%. Luego, debemos )acer el valor de n % e introducir slo el valor deseado de x>6.X se calcula de la ecuacin >.%B1

Estimando el factor de roca.

/al ve# el parmetro ms importante en el modelo Ou#GIam es el factor de roca. El factor de rocade $unning)am, &, se deduce de los datos geolgicos de la masa rocosa usando la ecuacin1


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MANUAL ENAEX

87*.:>. "FRD&,P$,PSR-D$ ++++='>.%:(

donde IC es el descriptor de la masa rocosa, N8" es el espaciamiento de las diaclasasverticales, N8& es el ngulo del plano de diaclasa, ICD es la influencia de la densidad y 5+ es elfactor de dure#a.

Los valores para los parmetros de la ecuacin del factor de roca se muestran en la tabla %. Ladefinicin de $unning)am de las diaclasas est relacionada con la malla de perforacin, y ladefinicin de sobre tamao.

8&I&E/I I&*OD*=Cescripcin de la asa Iocosa 'IC(8ulvurulento@Xuebradi#o %6Ciaclasado verticalmente N8" N8&asiva >6

Espaciamiento de fracturas 'N8"(6.% m %66.% a sobre tamao 26"obre tamao a tamao de la malla >6

&ngulo del plano de fractura 'N8&(Tu#a fuera de la cara 26Iumbo perpendicular a la cara A6Tu#a )acia la cara >6

Dnfluencia de la Censidad 'ICD( ICD 2>M"= U >6

+actor de Cure#a '5+( E@A para EZ>6 =8a.%;(


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MANUAL ENAEX

donde Efondo es la energa@Og que proporciona el explosivo del fondo 'Ocal@?g(, Ecolumna id.pero de explosivo de columna 'Ocal@?g(, J$f es el porcenta!e de explosivo como carga de fondoy J$c id. pero de columna.

8ero, el factor de carga por definicin es1

( )

rS

T,cf

acd"B*

B*B*"Cc

m*gCf

m*g

F***

**

1..

Q*

1..

Q**1...

2arg

+

+

= 'gr@ton(

'>.26(

Ieordenando se tiene1

( ) acrS

cf

T, Fd"*

Ccm*g

Cfm*g

B*B*"

B

arg

2

***

1..

Q*

1..

Q**1...

*

+

=+

'>.2%(

donde 5 es la altura del banco 'm(, T es el burden 'm(, ONes la relacin burden pasadura, O/esla relacin burden taco, O"es la relacin burden espaciamiento, Og@mf son los Og. de explosivopor metro lineal del po#o '?g@m(, Og@mcdem pero de columna '?g@m( y d res la densidad de laroca 'gr@cc(.

Ce esta ltima ecuacin se puede calcular, por iteracin, el burden y por ende todos los otrosparmetros de diseo.

$uando se deba calcular valores por iteracin, debe utili#arse en Excel la funcinT


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MANUAL ENAEX

bservaciones

"i T


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MANUAL ENAEX

El taco tiene tambin una fuerte influencia en la estabilidad de la cresta formada por latronadura. /acos cortos generalmente producirn crestas ms limpias que tacos ms largos, yaque la roca alrededor de la seccin del taco est por lo general quebrada por una accin decrter. $uando se requieran crestas en buenas condiciones 'por e!. bermas de contencin( loslargos de tacos se tendrn que disminuir.

&E$D considera la siguiente frmula para calcular un largo de taco mnimo1

/

1

1...2>.****;

**

*12

= ED

$

f0T hd

7.35

donde E potencia en peso del explosivo 'J(, ?g@m , C) dimetro )oyo en pulgadas0 fd %cuando se usa detritus y 6,9A cuando se usa gravilla. Los valores de & y W se calculan de lastablas siguientes1

UC1 A

3


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MANUAL ENAEX

[ ];>.

;>**2>.

;>1

*2>.

2>.1*

=>;;*122

2

2>11

11**.2>

.

1.

://.:1=

+

+

B

B

B

B

B

8or iteracin,

T 2 m" 2,> m/ 2 mN 6,> m

Resolucin segVn SMRCF

ton*cal

Fenerga

1=8/.2.;>2>.*12:./>.

211.*/2=>1:.*1.*/:./>1>2*1.*;.;>;7*;/>2/; 2/1

=+

+++=

1:/

1...

*1..1..

*=12

1=*1...arg =

+=

col/mna

ac

E

Fgr@ton

( )=1

1:/*1>2**2>11..

.*

1..1..

*;>*1...

*.2>.

2

=

+

=+

cm*g

BB

B

8or iteracin '+uncin Tuscarv de Excel(1

! m 3,91 m A,A m 6,>T m %,;Tonela'eHpo)o %6>

Resolucin segVn reglas %*sicasF

T 2>MC 2>MA.>M6.62>B 2.2 m.

" %.2>MT 2.9 m.

/ 2> M C 2.2 m

N 6.2 M T 6.BB m

2. Cimetro de %6G>@9 '2:% mm(, banco de %> m, explosivo :6J de Tlendex ;A6 y

A6J de &nfo, 0 O/ 6,:0 rocaquebradi#a, con espaciamiento de fracturas de % m, planos de diaclasa orientados perpendiculara la cara del banco, \>6 2> cm y K 6.A m

;2


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MANUAL ENAEX

Iesolucin segn Ou#GIam1

$alculo factor de roca1

IC %6, N8" 26, N8& A6, ICD 2>M2.H U >6 %>, 5+ @ A %2,>

& 6.6H M 9:,> B,H>

O 6,A6

Luego

T 9 m" 9 m/ H,> m, N 2 m, X :;9 Og, +c A26 gr@ton

Resolucin segVn SMRC.

ton*cal

Fenerga

121*12:./>.>/12*1.*/:./>1:>2*1.*;.;>;7*;/>2/;

2

/1

=++

++=

2. m 2,%T m H,6Tonela'eHpo)o 29>%

Resolucin segVn reglas %*sicasF

T A6M C A6 M %6,H:> M 6.62>B 9,%> m

" % M 9.%> 9.%> m/ 2> M C H.9 m.

N 6.2>M T 2 m

A. MKtodo del cr*ter.

El mtodo en s consiste en medir la cantidad de roca que es fragmentada y removida a medidaque aumenta la profundidad de las cargas que se detonan sucesivamente.

;/


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MANUAL ENAEX

La profundidad a la cual el explosivo no puede romper la roca se llama la profundidad crtica yest representada por *, y se mide desde la superficie )asta el centro de la carga explosiva..Livingston determin la siguiente relacin de * con la carga explosiva S.

/

1

* wE!= , '>.2B(donde E es el factor de energa de deformacin.

Ieordenando se tiene,

La teora se aplica a una carga explosiva esfrica. $omo la carga que se utili#a en tronadura escilndrica, para que se aseme!e a una esfrica su largo debe ser 9 veces el dimetro.

La profundidad a la cual el explosivo produce el mximo volumen de crter se denomina laprofundidad ptima y se designa por d6 y tambin se mide )asta el centro de la carga explosiva-esfrica.

La profundidad ptima y la crtica se relacionan de la siguiente forma1

!

d..= '>.2>(

donde 6es la ra#n de profundidad

;

/ w

!E=


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-ig. 7.4

Ce las ecuaciones >.2> y >.2H se puede deducir que

/

1

... *** wE!d =='>.2H(

"i suponemos que el crter se crea )acia la cara libre del banco, podemos reempla#ar a d6por elburden T1

/

1

. ** RWEB = '>.2:(

donde KI carga real a utili#ar en el diseo.

Luego,

/

. *

=E

BWR '>.29(

tra relacin importante que se utili#a en este mtodo es1

/

1

.

w

dODB= '>.2;(

que es la profundidad escalar ptima , donde d6es la profundidad ptima medida desde lasuperficie al centro de la carga S, cuyo largo es 9 veces el dimetro de perforacin.

"i observamos la figura siguiente donde CT es la profundidad escalar ptima de carga, sepuede deducir1

;

Dolumencr$terr

,istancia centro carga asuperficie

do


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-ig. 7.3

Conde densidad lineal de carga en ?g@m.

Ieempla#ando,

'>.A6(

Ce esta ecuacin se puede calcular T, utili#ando la funcin T


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8$ 9M 9M A M 6,62>B 6,H% m

El peso ser S 6,>6H: M ; M 6,:9 M 6,H% 2,2 Og

"i se usar un iniciador de %>6 grs., implica que el peso total ser de 2,2 6,%> 2,A> Og. Ymantendremos el largo de 6,H%m.

Luego, el largo del po#o debe ser1

L CT M S'%@A( 6,>M8$

Lmax %,>9>A M 2,A>'%@A( 6,H%@2 2,B m

Lmin 6,:;2HA M 2,A>'%@A( 6,H%@2 %,A> m

La distancia entre po#os debe ser

Cc M %,:> A M %,:> >,2> m

Y el incremento en profundidad

i Largo carga@2 6,H%@2 6,A m

*] de pruebas H a :

Cartilla de registro de las prue%as.

* L 8$ d / S 5 I 3

Conde* nmero de pruebasL profundidad del po#o 'm(

8$ largo de la columna de carga 'm(d distancia al centro de la carga 'm(/ taco superior 'm(S peso de la carga 'Og.(5 altura del crter 'm(I radio del crter 'm(3 volumen del crter 'mA( ra#n de profundidad

E-ECTO DE LA DILUCION EN EL DI1EO.

Los mtodos ms comunes para evitar la dilucin son1


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/ronar con cara sucia.

"e debe utili#ar un factor de carga tal que fracture la roca pero que no la desplace muc)o0 losbancos ba!os se usan para obtener una me!or informacin de la minerali#acin y permite utili#arequipos de carguo pequeos que logran una me!or selectividad en el carguo. &dems en estecaso el dimetro de perforacin es menor por lo que la concentracin de energa del explosivotambin es menor, luego disminuye el despla#amiento.

El tronar con cara sucia permite minimi#ar el despla#amiento y proyeccin de las primeras filas,disminuyendo as la posibilidad de me#cla de materiales de distinta ley.

La direccin de la salida del disparo debe orientarse en direccin del rumbo del cuerpominerali#ado para evitar la me#cla de mineral con estril. "i es necesario un amarre en -3 ladilucin se puede minimi#ar ubicando el centro de la -3 en el estril o en el bloque de ley msba!a donde existe el mayor riesgo de me#cla. El ngulo de iniciacin de cada bra#o de la -3 debeser tal que la salida sea en la direccin del rumbo del bloque de mineral.

El uso de intervalos de retardo menores entre fila reduce el despla8amiento hacia delante peroaumenta la formacin de cr9teres - por tanto la dilucin en la parte superior0 en el caso deestratos minerali8ados intercalados con estril o con otros de le-es m9s ba:as.

Cebe planificarse los lmites de la tronadura de manera que contenga en su interior los bloquesde mineral, especialmente los de leyes ms altas. La dilucin en la tronadura es probablemente

mayor en el permetro de ella debido a los efectos friccionales contra el material in situ.

/odas las tcnicas descritas pueden reducir la excavabilidad de las tronaduras. La reduccin delfactor de carga reducir la fragmentacin y el espon!amiento de la pila.

REDI1EO DE TRONADURA1.

+recuentemente se requieren cambios de malla de tronadura para acomodar un cambio en eltipo de explosivo 'por e!. &nfo a emulsin o acuagel( o en el dimetro de )oyo. Estos cambios

inevitablemente requerirn una modificacin de la geometra de los )oyos, requiriendo que elingeniero diseador cambie de escala los parmetros de diseo.

En general, a medida que los parmetros geomtricos de burden, espaciamiento y dimetro de)oyo se aumentan, el proceso de quebrantamiento de la roca por el explosivo se )ace ms y msineficiente, de manera que no es posible aumentar simplemente el burden y espaciamiento deacuerdo al aumento de la energa terica.

La mayora de las mallas de tronadura se modifican de acuerdo a la relacin de las energasefectivas relativas en volumen 'ITEE( y al cuadrado de los dimetros de los )oyos 'C(.

Cameron McSen)iedefine el trmino de escalamiento Os, como1

2

.

1

.

1 = DD

RBEERBEE*s

'>.A%(

Conde el suscrito % y 6 se refiere a las condiciones nueva e inicial, respectivamente. Celconocimiento del factor de escalamiento Os, el nuevo burden T%y el espaciamiento "% se puedecalcular de la ecuacin1

( )..11 SB*SB n

s= '>.A2(

;;


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Conde n es una constante que vara desde 6.H a %.6, dependiendo del comportamiento en terrenodel explosivo y de la natural

manual enaex diciembre2003

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