164561_VOLADURACONTROLADAENMINSUPERFPARTEIIIB

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INTERCADECONSULTANCY & TRAINING

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245

Ph.D. - Carlos Agreda Turriate - [email protected] - Consultor Intercade

MUFFLE BLASTING

246


Introducción

En general, de acuerdo a la definición de muffle que en unade sus acepciones significa ‘encubrir, envolver, apagar,tapar, apagar un sonido’.

Por lo que se puede deducir, muffle blasting, en general,sería ‘voladura amortiguada y/o controlada’.

Prácticamente a todos los métodos de la voladuracontrolada se les podría denominar muffle blasting ovoladura silenciosa, etc.

MUFFLE BLASTING

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En la industria automotriz, muffle se le llama al ‘silenciador’del automóvil, y este tiene como función “silenciar” el ruidoproducido por el motor de combustible.

248


Entonces por analogía,muffle blasting es un‘disparo silencioso’; lo queen la industria minero-metalúrgica no se conocecon esta terminología, porlo que finalmente seestaría llamando muffleblasting a todos losmétodos de la voladuracontrolada.

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Pre corte con cámaras de aire

Air deck

MEC

H=13m

S/D=2m

250


CALCULOS DE DISEÑO

D

C

A BB

E

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251


Introducción

Pocos desarrollos en la ingeniería de explosivos hancrecido tan rápidamente, de tal forma que la voladura derocas usa cámaras de aire.

La minería trabajada por el método de open pit fue laprimera en aplicar esta metodología; que reemplazó alprecorte convencional que era usado para el control deparedes o cortes. Mientras esto sucedía, otros usuariosde MEC empezaron a tener noticias del sistema, y en laactualidad existen muchas aplicaciones en una serie deoperaciones mineras.

CALCULOS DE DISEÑO

252


Se han mejorado los diseños para una serie de

aplicaciones. Se han agregado algunas pautas para su

aplicación en la línea de taladros para amortiguación y

para cargas múltiples escalonadas.

Se debe mencionar que esta metodología bien aplicada

da excelentes resultados.

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253


Esta metodología emplea una columna o cámara de aireen lugar de las cargas desacopladas que, en formaconvencional, se usan para obtener las pequeñas cargasnecesarias para el precorte convencional.

Cuando la carga explosiva detona, los gases se expandendentro de todo el taladro o cámara, debilitando así laporción de roca que existe entre taladro y taladro; es

decir, la detonación de la MEC actúa en toda la columna yno solamente como carga de fondo.

BASE CONCEPTUAL

254


Contrariamente al precorte, no es necesario perforar unamayor cantidad de taladros.

En este caso lo que ocurre es que hay una mejordistribución de los gases producidos por la detonación deuna MEC.

En la figura I, se muestra el proceso de la detonaciónusando cámaras de aire.

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Figura I

TACO

TAPON

CAMARADE AIRE

MEC

256


D: diámetro de la perforación (pulg.)BH: altura del banco (pies)S: espaciamiento de taladros con cámara (de 1.5 a 2x D)(pies)AB: burden taladros con cámara de aire (1 x D) (pies)BB: corrida de amortiguación (de 0.5 a 0.7B) (pies)A: área por taladro (S x BH) (pies cuadrados)AL: carga por taladro con cámara (0.08 a 0.12 x A)(libras)AT: taco de taladro con cámara (1 a 2 x D) (pies)PL: carga de taladros de producción (libras)BL: carga de taladros de amortiguadores (0.3 a 0.8 x PL)(libras)

PARAMETROS BASICOS DE DISEÑO

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Taladros deproducción

Taladrosamortguados

Taladroscon camara

DISEÑOS

AB

BB

B

D: Diametro (pulg)S: Espaciamiento (pies)= (1.5 a2) x DB: Burden de producción (pies)AB: Burden de taladros con camara (pies) = 1 x DBB: Burden taladros amortiguados (0.5 a 0.7) x B

258


Altura de bancos Pisos o cámaras

10-40 1

40-80 1-2

80-120 2-3

120 o más 3 o más

De acuerdo con esta recomendación, un banco de 60pies puede cargarse con cámara de aire simple o endos partes separadas.

RECOMENDACIONES DE SEPARACION

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En roca débil o incompetente, se obtienen mejoresresultados cuando se usan cargas múltiples por la mejordistribución de la energía; cuando la carga en cámaras deaire es dividida, la carga de fondo es usualmente el doblemás grande que la carga de la parte superior.

Ejemplo: si la carga total de un taladro con cámara es de60 lb, la carga del fondo debería ser de 40 lb y de 20 lb lacarga superior.

Cuando se usan pisos múltiples, ellos deben serdetonados simultáneamente; es decir, con el mismoretardo.

260


D: diámetro del taladro = 6 pulgadasBH: altura de banco = 60 piesB: burden de producción = 14 piesExplosivo: AN/FOPL: carga de taladros de producción = 500 librasS: espaciamiento = 1.5 x 6 = 9 piesAB: burden taladros con cámara de aire=1 x D = 1 x 6 = 6 piesBB: burden corrida de amortiguación = 0.5 x B = 0.5 x 14 = 7piesAL: carga de taladro con cámara = 0.08 x 60 x 90= 43.2 librasAT: taco taladros con cámara = 1 x D = 1 x 6 = 6 piesBL: carga de taladros amortiguadores = 0.6 x 500 = 300 libras

EJEMPLO TIPICO DEL SISTEMA

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261


D: diámetro (pulg.)BH: altura del banco (pies)S: espaciamiento de taladros con cámara (pies)A: área por taladro (S x BH) (pies cuadrados)

DISEÑO

BH

AAL

S

S

262


Uno de los mayores riesgos en voladura es la proyección

de rocas, que causa daño tanto a la propiedad como

heridas y muerte a las personas.

Esto puede suceder incluso a los más experimentados y

competentes especialistas. La cámara de aire es una

herramienta muy efectiva para ayudar a controlar el

lanzamiento de los fragmentos de roca.

CONTROL DE PROYECCION DE ROCAS

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263


La parte superior de la cámara de aire debería ser de 1

a 2D (diámetro del taladro) en pies sobre el punto de

burden más reducido.

El fondo de la cámara de aire deberá ser de 1 a 2D en

pies, debajo del punto de burden más reducido.

RECOMENDACIONES

264


CONTROL DE PROYECCION DE ROCAS

TACO

TAPON

CAMARA DEAIRE

BURDEN REDUCIDO

PISOMEC

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La metodología de la cámara de aire ha sido usadasatisfactoriamente para minimizar el sobrefracturamiento y,crear cajas y techos más estables en galerías y frontones.

En túneles, cargas amortiguadas convencionales, queusan cargas reducidas o acondicionadas (media cuña),son reemplazadas por cargas de fondo y cámaras de aire.Para esta aplicación, se puede usar AN/FO cargadoneumáticamente o productos encartuchados (paracondición húmeda).

APLICACIONES EN MINERIA SUBTERRANEA

266


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267


HL: longitud del taladro (pies)D: diámetro en pulgadasB: burden amortiguadorCL: longitud de la carga de fondo (de 0.2 a 0.3) x HL (pies)CS: taco (de 0.8 a 1.2) x D (pies)AS: espaciamiento taladros con cámara (de 0.6 a 0.8) x B

Ejemplo

� HL: longitud del taladro =10 pies� D: diámetro = 1.75 pulgadas� B: burden = 2.5 pies

APLICACIONES PARA EL CONTROL DE PAREDES

268


�CL: 0.3 x HL = 0.3 x 10 = 3 pies�CS: 0.8 x D = 0.8 x 1.75 = 1.4 pies�AS: 0.6 x B = 0.6 x 2.5 = 1.5 pies = 18 pulgadas

2.7RETARDO LP

2 CARTUCHOS 1 1/4” X 10” CAMARA

TALADRO DE 10 PIESDIAMETRO 1.75 PULGADAS

CONTROL DE PAREDES EN TUNELES

TAPON TACO DEBARRO

1.4

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269


DISEÑO DE CARGA PARA LOS TALADROS AMORTIGUADOS

9.5 7.0

TACO TACOTACO

7.0 9.0

4.5

CAMARADE AIRE

COLUMNADE AIRE

NIVEL DE PISOTALADRO

AMORTIGUADOTALADROULTIMA FILA DEPRODUCCIONTALADRO DE

PRODUCCION

16.0

6.0

17.5

3.0

4.54.5

15.0

130 KGCARGA COLUMNA

(AN/FO)

300 KGCARGA FONDO

(HEET 930)

(HEET 930)

280 KGCARGA

COLUMNA(AN/FO)

300 KGCARGA FONDO

200 KGCARGA FONDO(HEET 930)

270


2.7RETARDO LP

2 CARTUCHOS 1 1/4” X 10” CAMARA

TALADRO DE 10 PIESDIAMETRO 1.75 PULGADAS

CONTROL DE PAREDES EN TUNELES

TAPON TACO DEBARRO

1.4

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271


Introducción

Los cálculos de lareferencia se mostrarán através de algunos casos-estudios.

CALCULOS DE DISEÑO

272


En una operación minera trabajada con el método deopen pit, se tiene la siguiente información de campo:

a. Field data�Diámetro del taladro (BHφ) = 15′�Altura de banco (HBD) = 45′�Sobre perforación (S/D) = 5′�Mallas de perforación y voladura (B x S) = 26.25′ x

26.25′�Densidad de la roca ρR = 0.086 ton/pie3

� Taco (ST) = 16.4′

CASO-ESTUDIO 1

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b. Explosivos y accesorios de voladura a ser usadosUS$

�Emulsión I/lb 0.26�Emulsión II/lb 0.25�Fanel/ unit. 5.00�Booster 1 lb/unit. 3.50

Se pide lo siguiente:i. Calcular el costo de voladura.ii. Discutir los resultados.

274


En primer lugar, se debe mencionar que los tipos deemulsión a usarse en esta voladura de rocas son lossiguientes:

( ) pieslbLDEi /95:%20...80 ==

( ) pieslbLDEii /88:%60...40 ==

SOLUCION

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275


Cálculo del costo de voladura sin usar voladuracontrolada

I. Calculo del tonelaje

( )( ) ( )1→= ρVton

( )( )( ) ( )2→= HSBV

Reemplazando valores en (2)

( )( )( )38.007,31

5452.2652.26

piesV

V

=

′′′=

ALTERNATIVA I

276


Reemplazando valores en (1)

( )( )taladrotonton

piestonpieston

/666,2

/086.08.007,31 33

==

A continuación se presenta un diagrama conceptual quemuestra la sección transversal de un taladro de acuerdoa la solución del presente caso-estudio.

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277


Ø = 15”

16.4

E = 8.6

45

5

E = 25

2

1

278


II. Cálculo del costo de voladura en ($/ton) volada

US$�25′ (E1) x 95 lb/pie x 0.26 $/lb 617.50�8.6′ (E2) x 88 lb/pie x 0.25 $/lb 189.20�Fanel 5.00 $/unit. 5.00�Booster 3.50 $/unit. 3.00

Total Σ = 815.20

Luego, el costo por tonelada métrica volada será el siguiente:

306.0.

666,2

$20.815.

=∴

=

voladatonC

tonvoladatonC

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279


Aplicando el método de cámaras de aire, para lo cual seconsidera una cámara de aire de 1.7′ y una de reducciónde 5% de MEC.Luego en esta alternativa se tendrá lo siguiente:

US$�23.32′ (E1) x 95 lb/pie x 0.26 $/lb 576.00�8.6′ (E2) x 88 lb/pie x 0.25 $/lb 189.20�Fanel 5.00 $/unit. 5.00�Booster 3.50 $/unit. 3.00�Taco inflable II 7.00$/unit. 7.00

Total Σ = 780.70

ALTERNATIVA II

280


$292.0.

666,2

$70.780.

=∴

=

voladatonC

tonvoladatonC


Por tanto, el ahorro entre las alternativas I y II será el siguiente:

tonSavins

tontonSavins

/$014.0

/$292.0/$306.0

=∴−=

Ahorro anual = 0.014 $/ton x 40 mm/ton∴∴∴∴ Ahorro anual = $ 560

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281


Con una cámara de aire de 3.36′ y el 10% de reducción deMEC. Luego en esta alternativa se tendrá lo que sigue:

US$�21.64′ (E1) x 95 lb/pie x 0.26 $/lb 534.51�8.6′ (E2) x 88 lb/pie x 0.25 $/lb 189.20�Fanel 5.00 $/unit. 5.00�Booster 3.50 $/unit. 3.00�Taco inflable 7.00 $/unit. 7.00

Total Σ = 739.21

ALTERNATIVA III

282


$277.0.

666,2

$21.739.

=∴

=

voladatonC

tonvoladatonC


Por tanto, el ahorro usando esta alternativa será el que sigue:

tonSavins

tontonSavins

/$029.0

/$277.0/$306.0

=∴−=

Ahorro anual = 0.029 $/ton x 40 mm/ton∴∴∴∴Ahorro anual = $ 1 ′′′′160,000

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283


Para esta alternativa se usará una cámara de aire de 5′ yuna reducción de MEC de 15%.Luego en esta alternativa se tendrá lo siguiente:

US$�20′ (E1) x 95 lb/pie x 0.26 $/lb 534.51�8.6′ (E2) x 88 lb/pie x 0.25 $/lb 189.20�Fanel 5.00 $/unit. 5.00�Booster 3.50 $/unit. 3.00�Taco inflable 7.00 $/unit. 7.00

Total Σ = 698.70

ALTERNATIVA IV

284


$262.0.

666,2

$70.698.

=∴

=

voladatonC

tonvoladatonC


Por tanto, el ahorro usando esta alternativa será el que sigue:

tonSavins

tontonSavins

/$044.0

/$262.0/$306.0

=∴−=

Ahorro anual = 0.044 $/ton x 40 mm/ton∴∴∴∴Ahorro anual = $ 1 ′′′′760,000

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Alternativas $/tonComparación

entre alternativasAhorro $/ton

I 0.306 0 0

II 0.292 (I - II) 0.014

III 0.277 (I - III) 0.029

IV 0.262 (I - IV) 0.044

RESUMEN DE COSTOS POR TON VOLADA

286


CARGA DE TALADROS CON EL METODO AIR DECK

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287


STEMMING

AIR DECK

AIR DECK

AIR CEK

STEMMING

MEC MEC

MEC

AIR DECKING

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Con espaciamiento de aire ( air deck pre-splitting)

Definición: El método de los espaciamientos de aire y/o lasondas de aire pueden definirse como un método en el cualenvuelven el uso de una MEC concentrada dentro del taladrocon un vacío de aire en la parte superior de la cargaexplosiva.

En el año 1940, el Dr. Melnikov tuvo la idea de estametodología, pero su aplicación a gran escala comenzó en ladécada de 1980. Este método ha sido usado en voladuracontrolada denominada precorte, en la que una cargaexplosiva es colocada en el fondo de los taladros y una bolsade aire es colocada cerca de la parte superior del taladro quetiene el taco en la parte superior.

PRECORTE

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289


Pre corte: Taladros con cámara de aire

290


Las más importantes entre otras son las siguientes:

�El peso de la MEC

�El espaciamiento entre los taladros

� La ubicación del tapón, etc.

VARIABLES DE DISEÑO

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291


1

TACO

TAPON

AIR DECK

MEC

PROCESO DE DETONACION DEL TALADROAIR DECK

23

292


La formulación matemática para calcular estas variables estáen pleno proceso de desarrollo, pero la mayoría deinvestigadores están de acuerdo en lo siguiente:

�Carga explosiva/taladro del precorte = (0.08-0.12) lb xárea superficial del precorte.

�El espaciamiento entre los taladros en la línea delprecorte = (1.7-2.0) x diámetro del taladro en pulgadas,para obtener el espaciamiento en pies.

�El taco en los taladros del precorte = (1.0 – 1.2) xdiámetro del taladro en pulgadas para obtener el taco enpies.

VARIABLES DE DISEÑO

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293


� Se emplea menor cantidad de MEC.

� Se obtiene una mejor estabilidad de las paredes finalesde la excavación.

� Se obtiene un menor costo de perforación. Esto se debea que el espaciamiento entre los taladros que conforman

la línea del precorte es mayor que el que se usa cuandose aplican otros métodos de la voladura controlada.

VENTAJAS

294


� Para la perforación de los taladros no se necesita una

perforadora adicional, ya que se usa la misma que se

emplea para perforar los taladros de producción.

� Se obtiene paredes finales más lisas y de mejor

acabado.

� En general, usando este método se obtendrá un mejor

costo en $/m2, de pared o superficie final requerida.

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REDUCCION DE FINOS

Detonador Taco

ANFO

Tapon

Cámara

MECcarga de fondo

Cordon detonante

296


� Es necesario contar con personal bien entrenado ycapacitado para efectuar el carguío de los taladros enforma adecuada, ya que prácticamente de estodependerá los resultados a obtenerse.

� El diseño de carga debe ser efectuado por personalcalificado y con amplia experiencia de campo, porquelos resultados a obtenerse estarán en función del

diseño de este método.

DESVENTAJAS

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