Diseño Voladura Superficial

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    1 VOLADURA - ESPAOL

    DISEO DE VOLADURA SUPERFICIAL

    El diseo de voladura en superficie requiere la seleccin del Espaciamiento (S), Peso de la

    Carga (W) o el Powder Factor (PF), Longitud del Taco (T), y la Sobreperforacin (J). EL diseo de

    estos parmetros son mostrados en la figura 9.2.1.9

    El diseo de la malla de perforacin puede ser cuadrada (S/B = 1) o rectangular (S/B 1). La

    secuencia de iniciacin de los taladros, el ratio S/B, tiempo actual entre la detonacin de las

    cargas, y el nmero de filas de taladros determinan la forma de la pila de roca rota as como el

    grado de fragmentacin de la roca. An empirical approach is taken in blasted design as blasting is a

    never-ending process of fine-tuning and modifications.

    (B) diseo del esquema de taladros

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    2 VOLADURA - ESPAOL

    VARIABLES NO CONTROLADAS?

    Esta aproximacin es necesaria debido a que muchos factores no se pueden

    controlar, como la geologa y las condiciones de carguo del explosivo. Pero existe una relacin

    emprica usada en el diseo de la voladura y que fue propuesta por Ash (1 963), Pugliese (1 973),

    Van Ormer (1 973), Hagen (1 981), Dick (1 983), y muchos otros.

    El dimetro del taladro y el burden son posiblemente los factores ms importantes

    usados en el diseo.

    El valor del burden demuestra ser seleccionado en base a la geologa y la energa de salida del

    explosivo. Usualmente el dimetro del taladro est determinado por la capacidad de la mquina

    perforadora, el cual es coincidente con el rango de profundidad del taladro anticipado para el

    trabajo.

    Esto es deseable para la seleccin de un adecuado tamao que provea una adecuado

    powder factor (Ratio de la cantidad de explosivo usado para producir la rotura de la roca) para la

    rotura al distribuir el explosivo equitativamente a todo lo largo de la profundidad del taladro.

    Fragmentacin:

    La fragmentacin y la distribucin del tamao de la partcula estn en funcin del

    dimetro del taladro y el burden. La capacidad del equipo de excavacin determina la

    fragmentacin requerida. La longitud de la carga para el ratio del dimetro de la carga para una

    carga cilndrica debera ser 5 o ms.

    Frmulas Empricas:

    En 1,963 Ash provee unas formulas empricas simple para el clculo del burden, del

    espaciamiento, la sobre perforacin, y la longitud del taco usando un Factor K, que es mostrado

    en la tabla 9.2.1.6. Otras reglas generales estn en concordancia con el rango de factores mltiples

    aceptados por Ash. Sin embargo, existen muchas relaciones para la longitud del taco (T).

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    3 VOLADURA - ESPAOL

    Determinacin de (T):

    Esto es porque la determinacin de T, es un punto esencialmente especfico. Si se

    selecciona una longitud de taco (T) muy corto, la presin del aire puede escapar por el taco (T),

    disturbando a los residentes cercanos. Por el contrario si se selecciona una alta longitud de (T), la

    rotura cerca al collar del taladro es mala.

    Recomendaciones:

    Para T (en pies), est en el rango de 1.2D a 2D (Dimetro en pulgadas) o 0.5 B a 1.3 B. The

    lower range two relationship should be used with caution if airblast or flyrock is a problem.

    Powder Factor:

    El powder factor PF, es calculado como la cantidad de explosivos usados dividido por el

    volumen producido de material volado.

    Rango Powder Factor:

    El powder factor varia de 0.25 a 2.5 lb/yd3 (0.15 a 1.5 Kg/m3) para voladura superficial

    pero son aceptables valores de 0.5 a 1 lb/yd3 (0.3 a 0.6 Kg/m3). Un alto Powder Factor da como

    resultado una fina fragmentacin y es necesario un equipo pequeo de capacidad de extraccin,

    como cargadores frontales.

    Un alto Powder Factor, da como resultado una fragmentacin ms gruesa y sirve

    tpicamente para la remocin usando Dragliness y Large Shovels. La tabla 9.2.1.7 muestra los

    valores tpicos de Powder Factor para varias situaciones en voladura superficial. El Powder Factor

    es a menudo reportado como la cantidad de roca en tons/pound, de explosivo usado.

    PF =

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    4 VOLADURA - ESPAOL

    Ejemplo 9.2.1.10. Determine el diseo de voladura de un cobre porfirtico en una mina a cielo

    abierto.

    Dimetro de Taladro: D = 9.25 in.

    Altura de Banco: H = 50 ft.

    Densidad de la Roca: = 2.55 (Qz monzonite).

    Densidad del Explosivo: = 0.85.

    Subdrilling: J = 7.

    Solucin:

    Los siguientes valores se obtienen como una primera aproximacin:

    Burden: B = 30 (9.25/12) = 23 ft. Sobreperforacin: J = 0.3B = 7 ft.

    Espaciamiento: S = 1.3B = 30 ft. Collar stemming: T = 1.2 D = 12 ft.

    Entonces:

    Longitud de taladro: L = (50 + 7) = 57 ft.

    Longitud de Carga de taladro = (57 12) = 45 ft.

    Ratio H/B = 2.17.

    Ratio of charge length to diameter = 5.2.

    La mxima longitud de carga que puede ser cargada:

    LD = 0.345 (0.85) (9.25 in.)2 = 24.8 lb/ft

    W = 45 ft (24.8 lb/ft) = 1 116 lb loaded/hole.

    Powder Factor y la produccin de la rotura de la roca por taladro es:

    PF =

    The yardage is computed assuming the subgrade material is shot but not removed until

    the lower bench leve lis blasted.

    Decked Charges:

    En muchos diseos de voladura se usan decked charges que consiste en dividir la columna

    explosiva en dos o ms cargas individuales, iniciados al mismo tiempo o con un tiempo de retraso,

    separados por material inerte.

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    5 VOLADURA - ESPAOL

    Decking es empleado para:

    1. Conserve explosive use adjacent to qeak rock zones, faults, or clay seams.

    2. Reduce la cantidad de carga detonada en un delay time, reduciendo las vibraciones en el

    terreno.

    3. Eleva el powder column up higher en el taladro para asegurar la buena rotura cerca del

    collar.

    Decked Charges, deberan estar separados por stemming materials en una longitud mas

    alla del cual los 2 decks adyacentes no afectan el uno al otro. Si el interdeck stemming es

    demasiado pequeo, el deck diseado para iniciar en el anterior delay time prematuramente

    puede dar inicio al segundo deck. Esta situacin est referida a como sympathetic detonation

    puede ocasionar vibraciones excesivamente altas en el terreno o flyrock.

    Una regla general para el diseo del interdeck stem es utilizar la dimensin del radio del

    taladro en pies (9.25 /2 = 4.125). El siguiente ejemplo presenta los procedimientos diseados para

    el diseo de la voladura en donde la carga explosiva est limitada a controlar las vibraciones en el

    terreno.

    Ejemplo 9.2.1.11. Usando el ejemplo 9.2.1.10 y limitando W a 300 lb/delay, una modificacin para

    el diseo previo es requerida, para que el powder factor se mantenga en 0.87, usando 300 lb

    decks. El collar stem y el subgrade drilling permanecen constantes.

    Solucin:

    Longitud de carga por Deck, (300 lb)/(24.8 lb/ft) = 12. Si usamos 3 decks, entonces se requiere 36

    pies de longitud de hole, dejando 9 ft de longitud de interdeck restante entre los decks, o 4.5 ft

    entre dos decks. Usando la expresin para el powder factor, se calcula un nuevo powder factor y

    un nuevo espaciamiento.

    PF = = 0.87 lb/yd3

    B2 = 430 ft2; B = 21 ft S = 1.3 (21 ft) = 27 ft.

    De esta manera el peso de la carga total en el taladro W = 900 lb. El rendimiento por taladro es

    1,050 yd3

    ESTIMACION DE LOS COSTOS DE PERFORACION Y VOLADURA

    La Perforacin y la Voladura son unidades operacionales requeridas para el desarrollo y la

    produccin en la minera. Los componentes de los costos para la perforacin y la voladura incluyen

    la mano de obra, costos directos de operacin de equipos y costos suplementarios.

    En minas superficiales, el principio bsico de los costos es calculado por ton (tonne) de

    mineral producido o por yarda cubica (metro cubico) de material roto o volado para la extraccin.

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    6 VOLADURA - ESPAOL

    Costos en Minera Subterrnea

    Los costos estn directamente relacionados al Powder Factor y depende de la Geologa,

    el tipo de Explosivos, el Tamao de los Taladros y el Equipo de Excavacin. Los costos en minera

    subterrnea estn en funcin del Mtodo de Minado, el Nivel de Mecanizacin, la Productividad,

    el Tiempo del Ciclo de Operacin.

    DEVELOPMENT COSTS (COSTOS DE DESARROLLO)

    Estn dados por Pie o Metro de avance para tneles y Raises y est a expensas del block

    de mineral asociado con el desarrollo. La produccin de la perforacin y al voladura esta calculada

    por pie o metro de taladro perforado o por tonelada o tonne de mineral producido.

    Para equipos como una mquina perforadora, los costos pueden ser resumidos con la siguiente

    relacin:

    COSTOS:

    Los costos (cost to own) incluyen los impuestos, intereses, seguros, amortizacin y

    depreciacin. The cost to operate, incluyen los gastos de mano de obra, combustibles,

    abastecimiento de piezas o partes, como las llantas y el drill steel. Labor costs, tambin aplicados a

    los costos de voladura, incluye los sueldos base y los beneficios. Benefits, el cual est en un rango

    del 30 al 40% del salario bsico, incluye seguro, cuidado de la salud, pensiones y vacaciones.

    INCENTIVOS Y PRODUCTIVIDAD

    El pago de incentivos, como un porcentaje del salario bsico, es a menudo provisto cuando

    La productividad aumenta sobre un promedio determinado. La productividad es medida como

    pies o metros perforados por el personal de perforacin o carguo para el cambio de personal al

    personal de voladura. El pago de incentivos es tambin previsto para la alineacin subterrnea

    exacta del taladro y la profundidad.

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    7 VOLADURA - ESPAOL

    COSTOS DE VOLADURA

    Los costos de voladura comprenden a los explosivos, boosters y primers, sistemas de

    iniciacin, y otros expendables. Los costos de labor incluyen las utilizadas por el personal de

    voladura para manipular y transportar los explosivos, cargar taladros, realizar los disparos y

    preparar los inventarios y el trabajo de oficina. El costo del equipo de bulk loading y

    almacenamiento tambin est incluido.

    Una comparacin de los costos de perforacin y voladura para varios mtodos de minado

    son mostrados en la tabla 9.2.1.8. Los costos de Voladura estn directamente relacionados al

    Powder Factor y el costo por pound de la principal carga explosiva. Labor costs pueden

    representar del 5 al 40% del total de los Costos de Voladura, mientras que los costos de accesorios

    de voladura como primers e iniciadores estn generalmente por debajo del 20% de los costos

    totales. Un ejemplo del clculo de los costos est determinado por el diseo de una voladura

    superficial en los ejemplos 9.2.1.10 y 9.2.1.11:

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    8 VOLADURA - ESPAOL

    Se asume un personal de voladura de tres personas, y los sueldo por hora incluyen los

    beneficios. Los costos por voladura incluyen todos los costos de propiedad y operador de la

    maquina, y se calculan usando la ecuacin 9.2.1.16.

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    9 VOLADURA - ESPAOL

    Ejemplo 9.2.1.13. Usando three-deck loading del ejemplo 9.2.1.11, estimar los costos de

    perforacin y voladura.

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    10 VOLADURA - ESPAOL

    Comparacin de Costos para el incremento de la Energa Explosiva: El siguiente ejemplo presenta

    una comparacin de costos para dos explosivos de diferentes niveles de energa. Un diseo para el

    explosivo A, con una densidad de 0.85 y costo per-pound de $0.12, es comparado con un diseo

    para el explosivo B, cuya densidad es 1.3 y el costo es de $0.20/lb.

    El diseo incluye; Taladros de 4 in (101.6 mm), para una excavacin de 150,000 yd3 (114,690 m3)

    usando taladros de 28 ft (8.53 m) de longitud, 8 ft (2.44 m) de collar stem y 4 ft (1.22 m) de

    Sobreperforacin. The excavation subgrade is 24 ft (7.3 m) below current surface. Primer and cap

    costs are $ 2.80, while it is assumed that blasting labor is $ 4.00/hole, and drilling costs are

    $0.90/ft ($ 2.95/m).

    Ejemplo 9.2.14. Comparacin de costos.

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    11 VOLADURA - ESPAOL

    4.4 RATIO BASED BLAST DESIGN EXAMPLE

    To ilustrate the use of the geometricallly relationship developed in Sections 4.2 and 4.3 assume

    that the initial design parameters are:

    Rock = Syenite Porphyry (SG = 2.6).

    Explosive = ANFO ( = 0.8, = 1).

    Bench Height (H) = 15m.

    Hole Diameter (D) = 381 mm (15 in).

    Staggered drilling pattern, vertical holes, 4 rows of holes each containing 6 holes to make

    up 1 blast.

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    12 VOLADURA - ESPAOL

    Solution:

    Using the design relationship, the following results are obtenid:

    KB = 25 (assumed).

    B = 25 (0.381) = 9.5 m.

    S = 1.15 B = 11 m (staggered drilling pattern).

    T = 0.7B = 6.5 m.

    J = 0.3B = 3 m.

    L = H + J = 15 m + 3 m = 18 m.

    The value of KH is calcules to be:

    KH = = 1.6 (acceptable).

    Solution Continue

    El trazado para esta parte de la voladura se vera como la mostrada en la figura 4.11a. El

    burden (B) y el Espaciamiento (S), las dimensiones (el diseo de la perforacin) han sido diseadas

    con relacin a long face. La figura 4.11b es una tpica seccin transversal a travs de uno de los

    taladros. El volumen (Ve) y peso (We) de la carga explosiva dentro de cada taladro esta dado por,

    respectivamente:

    Ve = D2 (L T) = (0.381)2 (18 6.5) = 1.31 m3

    We = Ve = 1.31m3x 800 kg/m3 = 1049 Kg.

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    13 VOLADURA - ESPAOL

    Since there are 24 holes in the round the total amount of explosive required (TEXP) is:

    TEXP = We x n = 24 x 1049 = 25,176 Kg.

    Where n = number of holes.

    The volumen of rock which will be broken is:

    VB = n x B x S x H

    Thus:

    VB = 24 (9.5) (11) (15) = 37,620 m3

    Using a rock density of 2.6 t/m3, a total of:

    TB = B x VB = 97,812 tons.

    POWDER FACTOR

    Would be broken. The resulting powder factor (PF) definde as the amount of explosive required to

    break one ton of rock is:

    PFANFO = = = 0.26 kg/ton.

    The subscript ANFO has been added to the powder factor designation since it is explosive

    dependent.

    To complete the design decisions have to be made regarding hole sequencing. This

    important topic is covered in Chapter 8 and the example will be continued at that time.

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    14 VOLADURA - ESPAOL

    BLAST EFFECTS CAN BE CONTROLLED TO SUIT THE REQUIREMENTS

    No es suficiente entender lo que ocurre durante la voladura. Probablemente la parte ms

    importante a saber es cmo pueden ser los efectos de explosin controlados para ajustar a la

    medida los requisitos de su operacin. Hay al respecto cinco normas bsicas disponibles en las

    cuales evaluar la voladura, todos los cuales son proporcionales (unidimensionales).

    AHS STANDARS: DEFINITION

    Estas normas pueden ser aplicadas tanto para voladura superficial como para voladura

    subterrnea con igual xito. Para la simplicidad, sin embargo, su uso ser planteado como una

    aplicacin para voladura superficial (Open Pit). Las normas son definidas como sigue:

    1. Burden Ratio (KB) = el ratio de el burden (en pies) para el dimetro del explosivo (en

    pulgadas), = 12 B/D.

    2. Hole Depth Ratio (KH) = el ratio de la profundidad del taladro a el burden, ambos en pies.

    3. Subdrilling Ratio (KJ) = the ratio of the subdrilling used to that of the burden, both

    expressed in feet, or (J/B).

    4. Stemming Ratio (KT) = the ratio of the stemming or collar distance to that of the burden,

    both expressed in feet, or (T/B).

    5. Spacing Ratio (KS) = the ratio of the spacing dimensin to that the burden, both measured

    in feet, or (S/B).

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    15 VOLADURA - ESPAOL

    4.5.2 Field Data:

    En la parte II de este documento Ash presenta el diseo de los datos reproducidos en la tabla

    4.1 a la tabla 4.4. Estos datos fueron coleccionados de un amplio rango de operaciones y cubre un

    amplio rango de condiciones:

    Todos los tipos de voladura superficial.

    20 tipos de roca diferente.

    Profundidad de taladros de 5 a 260 ft.

    Dimetro de taladro de 1 in - 10 ins.

    Todas las calidades de explosivos.

    Todos los taladros fueron verticales. Los valores de los ratios KB, KH, KJ, y KT fueron calculados

    de datos coleccionados de diferentes operaciones, se selecciono los intervalos, y distribucin de

    frecuencias formadas tabulando el nmero de operaciones dentro de cada intervalo. De estos

    datos los principales, los valores de la moda, la mediana fueron calculados. Estos son entregados

    en la tabla 4.5. Para cada uno de estos ratios, Ash ah provisto algunos comentarios estimando su

    uso. Estos son provistos en sus propias palabras en las subdivisiones restantes con solamente

    ediciones menores por el presente autor.

    TABLA 4.1 Distribucin de Frecuencias de el Burden Ratio (KB) usando los datos de todas las

    operaciones (Ash 1963).

    KB Interval Frecuencia

    10 14 14 17 18 21 22 25 26 29 30 33 34 37 38 41 42 45 46 49 50 51 Total

    0 5 13 51 74 66 44 20 7 4 0 284

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    16 VOLADURA - ESPAOL

    TABLA 4.2 Distribucin de Frecuencias de el Ratio de la Profundidad de los Taladros (KH) usando

    datos de todas las operaciones (Ash 1963).

    KH Interval Frecuencia

    0 0,9 1 1,9 2 2,9 3 3,9 4 4,9 5 5,9 6 6,9 7 7,9 8 8,9 9 9,9 10 10,9 11 11,9 12 12,9 Total

    0 43 70 56 45 22 22 11 4 2 8 0 1 284

    TABLA 4.3 Distribucin de Frecuencias de el Subdrilling Ratio for all but coal strip operatios. (KJ)

    (Ash 1963).

    KJ Interval Frecuencia

    0,0 0,0 0,1 0,19 0,2 0,29 0,3 0,39 0,4 0,49 0,5 0,59 0,6 0,69 0,7 0,79 0,8 0,89 Total

    15 18 27 26 25 2 6 2 0 121

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    17 VOLADURA - ESPAOL

    TABLA 4.4 Distribucin de Frecuencias de el Stemming Ratio for all but coal strip operatios. (KT)

    (Ash 1963).

    KT Interval Frecuencia

    0,1 0,19 0,2 0,29 0,3 0,39 0,4 0,49 0,5 0,59 0,6 0,69 0,7 0,79 0,8 0,89 0,9 0,99 1,0 1,09 1,1 1,19 1,2 1,29 1,3 1,39 1,4 1,49 1,5 1,59 Total

    0 6 12 18 18 25 19 13 6 14 7 7 3 2 2 152

    TABLA 4.5 Valores de el Rango, Media, Moda y Mediana para KB, KH*, KJ y KT. (Ash 1963).

    RATIO MUESTRAS RANGO MEDIA MODA MEDIANA

    KB KH

    *

    KJ KT

    284 284 121 152

    14 49 1,0 12,9 0,0 0,79 0,20 1,59

    30 4,0 0,28 0,74

    38 2,6 0,24 0,65

    29 3,4 0,27 0,67

    4.5.3. Burden Ratio (Ash, 1963):

    La dimensin ms crtica e importante en voladura es aquella que est relacionada con el

    Burden. Estos son dos requerimientos necesarios para definir esta propiedad. Para cubrir todas

    las condiciones, la carga debera ser considerada como la distancia de una carga medida en forma

    perpendicular hacia la cara libre prxima y en la direccin en la cual el desplazamiento ms

    probablemente ocurrir. Su valor real depender de una combinacin de variables incluyendo las

    caractersticas de la roca, el explosivo.

    Pero cuando la roca est completamente fragmentada y ocurre poco desplazamiento o

    nada en absoluto, uno puede asumir que el valor crtico ha sido aproximado. Usualmente, una

    cantidad ligeramente menor que el valor critico es preferida en la mayora de voladuras.

  • 18

    18 VOLADURA - ESPAOL

    Hay muchas frmulas que proveen aproximados valores del burden que requiere clculos

    que son molestos o complicados para la persona en el campo. Muchos requieren el conocimiento

    de diversas cantidades de la roca y los explosivos, algo semejante a las fuerzas de tensin y la

    presin de la detonacin, etc. Por lo general, la informacin no est fcilmente disponible, no est

    entendida.

    Una gua conveniente puede servir para estimar el burden, sin embargo, es el KB ratio. La

    experiencia demuestra eso cuando KB = 30, la voladura puede esperar resultados satisfactorios

    para condiciones medias del terreno (Tabla 4.5). Para proveer un lanzamiento mayor, el valor de

    KB puede ser reducido debajo de 30, y subsecuentemente dimensionamientos ms finos se espera

    tener al resultado. Los explosivos ligeros o de baja densidad, como son field mixed ANFO

    mixtures, requieren necesariamente el uso de Ratios bajos KB (20 a 25), mientras densos

    explosivos, como los slurries y gelatinas.

    Explosivos Densos (Slurries y Gelatinas):

    Los explosivos densos permiten el uso de KB cercanos a 40. El valor seleccionado final

    debera ser el resultado de ajustamientos realizados para no satisfacer solo a la roca y los tipos de

    explosivos y densidades sino que tambin el grado de fragmentacin y el desplazamiento deseado.

    Para estimar el valor del KB deseado uno debera saber que las densidades para explosivos

    son raramente mayores que 1.6 o menos de 0,8 gr/cm3. Tambin, para la mayora de rocas que

    requieren de voladura, la densidad en gr/cm3 raramente excede 3.2 ni es menos que 2.2 siendo

    2.7 de lejos el valor ms comn.

    As, la voladura puede, para aproximar primero el burden a un KB de 30 puede hacer

    estimaciones simples hacia 20 0 40 para satisfacer las caractersticas de la roca y el explosivo para

    la posterior ejerciendo una influencia mayor.

    As:

    Para explosivos suaves en rocas densas se usa KB = 20, (ANFO / MINERAL GALENA).

    Para explosivos pesados o densos en rocas suaves se usa KB = 40 (EMULSION / MINERAL

    DE ORO).

    Para explosivos suaves en rocas medias se usa KB = 25, (ANFO/ POLIM ORE).

    Para explosivos pesados en rocas medias se usa KB = 35 (EMULSION/POLY ORE).

    RELACIN ENTRE EL DIMETRO DE LOS EXPLOSIVOS

    La figura 4.12 ilustra la relacin entre el burden y el dimetro de los explosivos y pueden

    ser usados para hacer estimaciones rpidas. Deberia ser notado, sin embargo, que el burden debe

    ser mas cuidadosamente seleccionado para small diameter blastholes que para cargas mayores,

    una adecuada apreciacin conformo la experiencia en campo.

  • 19

    19 VOLADURA - ESPAOL

    4.5.4. Hole Depth Ratio (Ash, 1963):

    Como una regla general, un blasthole nunca debera ser perforado a profundidades

    menores que la dimensin del burden si se quiere evitar sobreroturas y craterizaciones. En la

    prctica los taladros son generalmente perforados de 1 a 4 veces la dimensin del burden. La

    voladura es frecuentemente diseada con un valor de KH de 2.6 (Tabla 4.5).

    4.5.5 Subdrilling Ratio (Ash, 1963)

    La razn primaria para barrenos de perforar debajo de piso el nivel (o el grado) debe asegurar que

    una cara llena estar removida. Los pisos accidentados causados por jorobas o dedos del pie

    generalmente crean problemas para posteriores explosiones, como para cargar y las operaciones

    de transporte.

  • 20

    20 VOLADURA - ESPAOL

    Para la mayora de condiciones, la subperforacin requerida (J) nunca debera estar menos

    de 0.2 la carga de dimensin, un KJ de al menos 0.3 heing preferido para arimeces (tabla 4.5) muy

    macizas

    La razn primaria para perforar blastholes debajo del nivel del piso para asegurar que una

    cara llena siempre debe ser removida. Los pisos accidentados causados por humps o toes

    generalmente crean para posteriores voladuras, como para el carguo y las operaciones de

    transporte. Para la mayora de condiciones, la sobre perforacin (J) requerida nunca debria ser

    menos que 0.2 la dimensin del burden, un KJ de al menos 0.3 preferido para ledges masivos.

    La cantidad de Sobreperforacin necesaria lgicamente depende de las caractersticas

    estructurales y densidad de el borde, pero tambin de la direccin de los blastholes, en blastholes

    inclinados requiere una baja sobreperforacion, y en blastholes no se requiere ninguna

    sobreperforacion . Bajo ciertas condiciones no se requiere sobre perforacin para taladros

    verticales, como es el caso de algunas minas de carbn o canteras habiendo una particin

    pronunciada a nivel del terreno. Por consiguiente para perforar en rocas masivas, al menos 0,3 el

    burden debajo del el piso garantiza que alturas llenas en borde sea obtenido, provisto, claro est,

    que un valor correcto KH es tambin usado.

    4.5.6 Stemming Ratio (Ash, 1969):

    Collar y stemming se refieren a menudo a lo mismo. Sin embargo, stemming se refiere al relleno

    de barrenos en los materiales de la regin del collar como drill cuttings para confinar los gases

    explosivos. But stemming and the amount of collar, the latter being the unloaded portion of a

    blasthole other functions to confining gases.

    ENERGY AND STRESSING:

    Ya que una energa en forma de honda viajar ms rpido en una roca solida, que en un material

    stemming menos denso no tan consolidado, el stress ocurrir ms temprano en el material solido,

    que el stress que puede ser logrado en material stemming solido compactado. As la cantidad de

    collar que se deja (T), ya sea que se haiga usado o no el stemming, determina el stress en la regin.

    USE OF STEMMING:

    El uso de material stemming ayuda a confinar los gases por la accin retardada (delayed action)

    que debera ser lo suficientemente larga en time duration para permitir su accin o desempeo el

    trabajo necesario antes del movimiento de la roca y pueda ocurrir la expulsin del stemming.

  • 21

    21 VOLADURA - ESPAOL

    Usualmente un valor de KT menor a 1 en roca solida ocasionara ocasionara algunos

    cratering con backbreack and posible violence, particularmente para collar priming of charges. Sin

    embargo si hay discontinuidades en la regin del collar, la reflexin y la refraccin de las ondas de

    energa reducen los efectos en la direccin de la longitud de la carga.

    REDUCTION KT VALUE.

    Usualmente el valor de KT puede ser reducido bajo ciertas circunstancias, la cantidad

    depende del grado de reduccin de energa en la densidad o las interfaces estructurales. La

    experiencia de campo muestra que un valor KT de 0.7 es una aproximacin razonable para el

    control de estabilidad de air blast y stress en la regin del collar.

    4.5.7. Spacing Ratio (ASH, 1963):

    La voladura comercial usualmente requiere el uso de mltiples blastholes, hacindolo

    necesario para blasters a conocer ya sea que exista o no algunos efectos comunes entre cargas. Si

    las cargas adyacentes son iniciadas separadamente (en secuencia) con un intervalo time delay de

    suficiente longitud para permitir que cada carga complete su accin entera de explosin, entonces

    all no existe interaccin en sus energy waves. Sin mebrago, si el time interval para iniciar cargas

    adyacentes son reducidas, entonces puede tener como resultado efectos complejos.

    INITIATION TIMING AND SPACING:

    La forma en la cual la roca entre holes es rota depende no solamente del sistema

    particular inintiation timing usado sino que tambin de la dimension del espaciamiento. La

    energa ideal de equilibrio entre cargas esta usualmente completa cuando la dimension del

    espaciamiento es casi igual al doble del burden (KS = 2) cuando las cargas son iniciadas

    simultneamente.

    Para long-interval delays, el espaciamiento debera aproximarse al burden, o KS = 1.

    VALUES FOR SHORT PERIOD DELAYS:

    For short- period dealys, el valor de KS puede variar de 1 a 2 dependiendo del el intervalo usado.

    Sin embargo ya que los planos estructurales de debilidad tal cmo las fisuras, etc., no son de

    hecho perpendiculares las unas de las otras, el valor exacto para KS normalmente puede variar de

    1.2 a 1.8, el valor escogido deber ser ajustado a la medida para las condiciones locales. La mayora

    de dificultades resultado de la voladura pueden ser atribuidos a el uso de una inadecuada relacin

    de KS.

    4.5.8 Resumen (Ash, 1963):

    La mayora de dificultades en la voladura ocurren por una falta en el entendimiento de cmo se

    rompe o quiebra la roca y el uso de prcticas inapropiadas de colocacin de la carga (charge

    placement) and (timing initiation).

  • 22

    22 VOLADURA - ESPAOL

    La indicacin de las causas referidas a lo que pudo estar mal a menudo son reveladas por

    cmo funciona o como se desempea una carga explosiva: resultados no uniformes de la voladura,

    quedan toes, ocurrencia de back breack and violence, y la existencia de otros efectos similares

    que son indeseables.

    STANDARS AND EVALUATION OF BLASTS:

    Con tal de que los explosivos empleados sean los correctos, ciertas normas pueden ser aplicadas,

    para ayudar en la evaluacin de las detonaciones. Estas normas pueden ayudar a proveer lneas

    directivas en lo que se refiere a cual direccin deberan estar hechos los ajustes para corregir

    cualquier dificultades. Las normas son prcticas y fcil de aplicarlas, basndose en dos

    fundamentalmente, usualmente tiene que ver con cantidades: El dimetro de los explosivos y la

    altura del banco.

    Estos standars son los siguientes:

    KB = 20 a 40 (promedio 30).

    KH = 1-1/2 a 4 (promedio 2.6).

    KJ = 0.3 minimo.

    KT = 0.5 a 1 (promedio 0.7).

    KS = 1 a 2.

    USEFUL OF THE STANDARDS:

    Se encontrara que las normas son realmente convenientes y tiles, after very little practice, no

    solo para el diseo inicial de la voladura sino tambin en proveer pautas en las cuales se va a

    corregir las dificultades formales de la voladura que invariablemente ocurren de vez en cuando.

    De cualquier forma uno debe darse cuenta que los standards en ello are not cure-alls, desde que

    las voladuras dependen de las consideraciones de los costos y la seguridad como tambin de las

    calidades de los explosivos usados, y las tcnicas de voladura empleados.

    4.6. Determinacin de KB:

    La dimensin clave requerida en el desarrollo de el diseo de una voladura est basado en hallar el

    burden, a su vez, est relacionado al dimetro del hole mediante el burden factor KB.

    El valor para KB, KB = 25.

    Ha sido encontrado por el presente autor y otros, para trabajar adecuadamente para una gran

    variedad de dimetros cuando se usa ANFO en rocas de densidad media (SG = 2.65).

    Es necesaria alguna gua referente a la seleccin de KB al usar explosivos en rocas con otras

    densidades. La aproximacin descrita en esta seleccin es propuesta como una primera

    aproximacin.

    B = KB

  • 23

    23 VOLADURA - ESPAOL

    El desarrollo de la ecuacin bsica para KB puede ser hecho primero usando unidades de el sistema

    mtrico y formulas equivalentes en el sistema ingles simplemente sern mejoradas.

    Adems de esos parmetros ya introducidos los siguientes son necesarios:

    SGE = Gravedad Especifica del Explosivo.

    SGR = Gravedad Especfica de la Roca.

    PFEXP = Powder Factor (Kg/ton).

    TF = Factor de tonelaje (m3/ton).

    La geometra bsica es mostrada en la figura 4.13 where one blasthole form the round has been

    isolated (apartado). El nmero de toneladas rotas (TR) es dado por:

    Donde:

    B = Burden (m).

    H2O = Densidad del agua (mt/m3)

    Desde que, en el sistema mtrico: H2O = 1 mt/m3.

    TR = KS KH B3 x SGR x H2O

  • 24

    24 VOLADURA - ESPAOL

    This term will not be carried the remaining equations. Conociendo el powder factor requerido

    para proporcionar el grado de fragmentacin deseada (PFEXP), la cantidad de explosivo requerido

    (ERQD) es:

    ERQD = TR x PFEXP = KS KH B3 x SGR x PFEXP ................................. (4.32)

    La cantidad total de explosivo disponible (EAVL) es:

    EAVL = (De)2 (BKH + BKJ - BKT) SGE .............................................. (4.33)

    EAVL = B (De)2 (KH + KJ - KT) SGE

    Donde: De = Diametro del Explosivo.

    Ajustando la cantidad de explosivo requerido para esos rendimientos disponibles:

    KS KH B3 x SGR x PFEXP = B (De)

    2 (KH + KJ - KT) SGE ................. (4.34)

    Resolviendo la ecuacin (4.34) para B:

    B = De [( ) ( ) ( ) ( )]1/2

    .................................... (4.35)

    Como puede verse comparando la ecuacin (4.35) a la ecuacin (4.11) es igual a:

    B = KBD ............................................................................................... (4.11)

    KB = [( ) ( ) ( ) ( )]1/2

    ........................................ (4.36)

    El powder factor basado en el explosivo real usado (PFEXP) puede ser en la ecuacin (4.36)

    por el equivalente ANFO powder factor (PFANFO)

    PFEXP = .................................................................................. (4.37)

    Donde SANFO = realative weight strength del explosivo EXP a ANFO.

    Entonces la ecuacin (4.36) se convierte en:

    KB = [( ) ( ) ( ) ( )]1/2

    ...................................... (4.38)

    sta es realmente una frmula poderosa como ser demostrada a travs de una serie de

    ejemplos.

  • 25

    25 VOLADURA - ESPAOL

    Ejemplo 1. Una de las formas principales que la ecuacin puede ser usada, es estudiar el efecto del

    cambio de explosivo en el modelo de la voladura (blasting pattern) mientras se mantienen otros

    factores del diseo.

    Dimetro del Hole.

    Altura del Banco.

    Tipo de Roca.

    Spacing Ratio KS.

    Subdrill Ratio KJ.

    Stemming Ratio KT.

    El bench height ratio KH depende del burden el cual a su vez depende de KH. Por lo tanto se

    modificar. La aproximacin es, por consiguiente, para describir la ecuacin (4.38) dos veces

    (twice) usando subndices para hacer denotar el Explosivo 1 y el Explosivo 2.

    Explosivo 1:

    KB1 = [ ) ( ) ( )1 ( )1]1/2

    ...................................... (4.39)

    Explosivo 2:

    KB2 = [( ) ( ) ( )2 ( )2]1/2

    ......................................... (4.40)

    Al tomar el ratio de las ecuaciones (4.40) y (4.39) uno encuentra que:

    = 1/2............................ (4.41)

    Si el ANFO equivalent powder factor se mantiene constante (caso a menudo), entonces la

    ecuacin (4.41) se reduce a:

    = 2* 1 ................................. (4.42)

    Si la variacin de KH con modificarse es desechada, entonces: DESPRECIABLE.

    2 = 1

    Y la expresin simplificada llega a ser:

  • 26

    26 VOLADURA - ESPAOL

    = ........................................................................................ (4.44)

    As, como una primera aproximacin, el ratio KB es igual a la raz cuadrada del Bulk Strength Ratio

    para los explosivos involucrados.

    Para pulir (refine) el valor de KB2, un proceso de interaccin implicando las tres ecuaciones

    B2 = KB2 * De ........................................................................................................ (4.45)

    KH2 = ............................................................................................................... (4.46)

    KB2 = KB1 .......................................... (4.42)

    son usadas en secuencia. El valor inicial de KB2 es substituido en la ecuacin (4.45) y solucionando

    a B2. El valor de KH2 es entonces introducido en la ecuacin (4.46) que es introducido en la

    ecuacin (4.42). El valor resultante de KB2 es comparado con el inicial estimado. Si son lo mismo,

    entonces el proceso se detiene. En el caso que no, este nuevo valor de KB2 se introduce en la

    ecuacin (4.45) y el proceso contina. Ello converge rpidamente a una solucin estable.

    Ejemplo 2: El mismo procedimiento puede ser usado para evaluar los efectos de cambio de otras

    variables. La densidad de la roca es uno de los parmetros de inters. La ecuacin (4.38) esta

    descrita asumiendo dos materiales que tienen densidades diferentes (specific gravities).

    Material Density 1:

    KB1 = .................................................... (4.47)

    Material Density 2:

    KB2 = .................................................... (4.48)

    Aunque no necesariamente ser asumido que lo siguiente permanezca constante:

    Hole Diameter.

    Explosive.

    Bench Height.

    Spacing Ratio KS.

    Subdrill Ratio KJ.

    Stemming Ratio KT.

  • 27

    27 VOLADURA - ESPAOL

    El bench height ratio KH depende del burden, el cual depende de KB y por lo tanto cambiara.

    Dividiendo la ecuacin (4.48) por la ecuacin (4.47) uno encuentra que:

    = ...................................... (4.49)

    Si la variacin de KH con burden cambiante es desatendida (neglected), entonces como una

    aproximacin:

    =

    Una vez que el valor inicial de KB es encontrado, un proceso de interaccin (interation) implica las

    tres ecuaciones

    B2 = KB2 * De ......................................................................................................... (4.45)

    KH2 = .............................................................................................................. (4.46)

    = ................................................ (4.49)

    Es realizado hasta que un valor estable para KB2 sea obtenido. En el sistema ingls. La ecuacin

    (4.38) es adecuada:

    KB = (2000)1/2 ......................................... (4.51)

    Donde: PFANFO = ANFO equivalent powder factor (lbs/ton), 20000 = lbs/ton.

    El usar el proceso de iteracin es importante para mantener o conservar un set coherente de unidades. As, si el burden est expresado en pies, entonces el dimetro del taladro en la ecuacin (4.45), por ejemplo, tambin debe estar en pies.

    4.7 SIMULATION OD DIFFERENT DESIGN ALTERNATIVES:

    En la seccin 4.5 una basae teorica para evaluar diferentes alternativas de diseo fueron

    presentados. Here two design variation will be considered strating with the pattern in use at the

    mine today.

    Hole Diameter = 12 in.

    Bench Height = 40 ft.

    Burden = 25 ft.

    Spacing = 29 ft.

    Subdrill = 7 ft.

  • 28

    28 VOLADURA - ESPAOL

    Stemming = 17 ft.

    ANFO: SANFO = 1.0

    Q = 912 cal/gm.

    Rock: SG = 2.65.

    PFANFO = 0.5 lbs/ton.

    Una interrogante podra ser que pattern se usara en taladros de 15 pulgadas de dimetro. Usando

    la ecuacin (4.51), uno lo hara primero determinando el valor actual de KB. Los valores de entrada

    requeridos son:

    KH = 40/25 = 1.6

    KJ = 7/25 = 0.3

    KT = 17/25 = 0.7

    KS = 29/25 = 1.15

    SGEXP = 0.82

    SGROCA = 2.65

    SANFO = 1

    PFANFO = 0.50 lbs/ton.

    Sustituyendo estos valores en la ecuacin (4.51) se encuentra que:

    KB = 1/2 = = 25.2

    Esto es lo que podra haberse esperado usando las pautas de Ash (1963). Para holes de 15

    pulgadas de dimetro, la primera aproximacin para el burden sera:

    B = KB = 25.2 = 31.5 ft.

    Esto sin embargo cambia el valor de KH a.

    KH = = = 1.27

    Substituyendo esto en la ecuacin (4.51) conservando todos los otros valores constantes, se

    encuentra que.

    KB = 1/2 = 24.1

    Este proceso es repetido a travs de varias iteraciones hasta encontrar un KB estable, el cual es:

    KB = 24.3

  • 29

    29 VOLADURA - ESPAOL

    El diseo resultante con el dimetro de 15 in, es:

    B = 30 ft.

    S = 34.5 ft.

    T = 21 ft.

    J = 9 ft.

    El Powder Factor:

    PF ANFO =

    Es ligeramente diferente al valor esperado de 0.5 debido a los redondeos. Como fue sealado

    anteriormente, este patrn seria esperado para producir una fragmentacin mas apera o tosca

    que con los holes de 12 de dimetro. Para mantener la misma fragmentacin, el powder factor

    debera ser incrementado. Esto puede ser fcilmente incluido en el siguiente clculo.

    Otra posible pregunta trata de lo que ocurrira al pattern si el explosivo se cambia asumiendo que

    la mina considera cambiar el ANFO por el heavy ANFO con las siguientes propiedades:

    SG = 1.10, Q = 815 cal/gm.

    El wieght strength de este producto respecto al ANFO es:

    SANFO = = 0.89

    Usando la ecuacin (4.44) el valor de KB2 es:

    KB2 = KB1 = 1.09KB1

    Ya que:

    KB1 = 25.2

    Entonces:

    KB2 = 27.5

    El nuevo burden sera:

    B2 = 27.5 = 28.1 ft.

    Y, KH2 quedara:

    KH2 = = 1.42

  • 30

    30 VOLADURA - ESPAOL

    Este valor es sustituido en la ecuacin (4.49) para llegar a una nueva aproximacin para KB2:

    KB2 = KB1 * 2*

    La mayora de los trminos son constantes, y en este caso pueden ser simplificados a.

    KB2 = (25.2)

    KB2 = 34.1

    Sustituyendo KH2 = 1.42 en la ecuacin (4.52):

    KB2 = 26.95

    El nuevo valor del burden es:

    B2 = 26.95 = 27.5 ft.

    El correspondiente valor de KH2 es:

    KH2 = = = 1.45

    Este valor es sustituido en la ecuacin (4.52) y el proceso continua hasta encontrar un resultado de

    KB2 estable. En este caso es:

    B2 = 27.0

    El Blast Pattern sera:

    B = 27.0 (12.25/12) = 27.6 ft.

    S = 31.7 ft.

    J = 8.3 ft.

    T = 19.3 ft.

    El powder factor sera:

    PFACTUAL = = 0.563 lbs/ton

  • 31

    31 VOLADURA - ESPAOL

    Entonces el powder factor equivalente ANFO estara dado por:

    PFANFO = PFACTUAL * SANFO = 0.56 * 0.89 = 0.50 lbs/ton el cual es esperado.

    Como es indicado, para la valuacin del documento de diferentes diseos de voladura es muy

    general. Los costos asociados a los diferentes diseos para traducir el resultado en una esperada

    fragmentacin costo por tonelada.

  • 32

    32 VOLADURA - ESPAOL

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    33 VOLADURA - ESPAOL

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    34 VOLADURA - ESPAOL