diseño voladuras a cielo abierto

8/10/2019 Diseo Voladuras a Cielo Abierto

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DISEOVoladuras a Cielo Abierto

ING. CARLOS ANDRES MACHADO


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ING. CARLOS ANDRES MACHADO

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Diseo

Preparacindel rea

Afinamientodel diseo

Evaluacindel resultado

Marcacin delos barrenos

Labores de

PerforacinRemocin

Cargue de laVoladura

Resultadoptimo

de la voladura

Trabajo de EQUIPO


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ObjetivoEl objetivo esencial de la utilizacin de un explosivo en elarranque de rocas, consiste en disponer de una energaconcentrada qumicamente, situada en el lugar apropiadoy en cantidad suficiente, de forma que liberada de unmodo controlado, en tiempo y espacio, pueda lograr lafragmentacin del material rocoso.

Los explosivos comerciales no son otra cosa que unamezcla de sustancias, unas combustibles y otras

oxidantes, que, iniciadas debidamente, dan lugar a unareaccin exotrmica muy rpida que genera una serie deproductos gaseosos a alta temperatura, qumicamentems estables, y que ocupan un mayor volumen.


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Termoqumica de los Explosivos

Los procesos de descomposicin de una sustanciaexplosiva son: la combustin propiamente dicha, ladeflagracin y, por ltimo, la detonacin.

Combustin; Desprendimiento de calor

Deflagracin; Proceso exotrmico en capas a bajavelocidad (menor de 1000 m/s).

Detonacin; Proceso fsico-qumico caracterizado por sugran velocidad de reaccin y formacin de gases aelevadas temperaturas, que adquieren una fuerzaexpansiva.


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Fases de la reaccin qumica de los explosivos.

1. Explosivo sin reaccionar.

2. Detonacin ; Onda de Choque a alta presin se muevea travs de la zona de reaccin.

3. Explosin ; Los ingredientes explosivos sedescomponen y cambian a gases.

4. Expansin; Los gases a alta presin comienzan aexpandirse, ejerciendo fuerzas a travs de la roca, lascuales causan el rompimiento de ella.


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Energas generadas por la reaccin de un explosivo.

1. Energa de Trabajo .

a. Energa de Choque.b. Energa de Gas.

2. Energa de Desperdicio .

a. Energa de Calor.b. Energa de Luz.c. Energa de Sonido.d. Energa Ssmica.


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Termoqumica de los Explosivos... Continuacin. Energas generadas por la reaccin

a. Energa de Choque. (Energa de Tensin)

Es el resultado de la presin ejercida por la onda dedetonacin que se propaga a travs de la columna delexplosivo. Es una forma de energa cintica.

b. Energa de Gas. (Energa de Burbuja)

Es la presin que se ejerce sobre los barrenos debido ala expansin de gases despus de que la reaccinqumica ha sido completada.


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Proceso de Rompimiento.1. El explosivo detona y rpidamente se expande en el

barreno creando altas presiones de gas en el barreno yaltas concentraciones de tensin en la roca (stress).

2. La roca inmediatamente alrededor del barreno escomprimida y triturada por la alta presin del barreno.

3. Fisuras existentes son extendidas y se forman nuevas enla masa rocosa por tensiones generadas.

4. La alta presin de gas acta como cua y expande todaslas fisuras.

5. La roca es desplazada hacia el paso de menor resistencia.6. Gas del explosivo se libera a la atmsfera, la roca

explotada cae por gravedad y forma el perfil de voladura.


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Teora Bsica de Rompimiento de Roca


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CLAVESpara un resultado optimo de Voladura

Hacer una adecuada distribucin de energa.

Obtener el nivel de energa necesario pararealizar el trabajo.

Confinar adecuadamente la energa.


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Variables Controlables de las Voladuras

Las variables que son controlables en el clculo y disde las voladuras las clasificamos en tres grupos:Geomtricas o de diseo (Dimetro, Longitud de

carga, piedra , espaciamiento, etc.)Qumico - Fsicas o del explosivo (Tipos deexplosivo, potencia, energa, sistemas de cebado, etc

De tiempo (Tiempos de retardo y secuencia deiniciacin)


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Esponjamiento de la roca


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Variables de Diseo H = Altura del Banco D = Dimetro del barreno L = Longitud del barreno d = Dimetro de la carga B = Piedra o Burden nominal S = Espaciamiento nominal LV = Longitud de la voladura AV= Ancho de la Voladura


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Variables de Diseo

Be = Piedra o Burden Efectiva Se = Espaciamiento Efectivo T = Retacado J = Sobreperforacin I = Longitud de carga Tr = Tiempo de retardo


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15

0

1

2

3

12

3

LV

AV

B

J

Be

S e

HT

S

ESQUEMA DE VOLADURA EN BANCO


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Dimetro de los Barrenos

Depende de los siguientes aspectos:Caractersticas del macizo rocoso.

Grado de fragmentacin requerido. Altura del banco y configuracin de los cargasEconoma del proceso de perforacin

voladura.Dimensiones del equipo de carga.


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Dimetro de los Barrenos Para lograr una excelentedistribucin de la energa, utilizar

dimetros de barreno (mm) igual a la altura del banco (multiplicado por 8.Para un H = 9 Mt. Usar un D = 9 x 8 =72 mm (3)

El dimetro mximo del barreno (mm) para unaaltura debanco conocida, debera ser igual a la altura del banco (mmultiplicada por 15.Para un H = 9 Mt. Usar un D Mx. = 9 x 15 =135 mm (5)

A medida queaumentan los dimetros de losbarrenos; el costo de la perforacin, la carga y explosivogeneralmente disminuyen.

Los barrenos de menor dimetro,distribuyen mejor la energaexplosiva.


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Dimetro de los Barrenos Cuando el dimetro de perforacinD es

pequeo, los costos de perforacin, cebado iniciacin sern altos y en las operaciones

carga, retacado y conexin se invertir muctiempo y mano de obra. Si D es muy pequeo la nica ventaja que

obtiene es la mejor distribucin del explosivopor lo tanto un consumo especifico menor.


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Cuando los dimetros de perforacin sograndes y por consiguiente los esquemas

perforacin;la granulometra que se obtendr enlas voladuras, podr llegar a ser inaceptable sfamilia de diaclasas y discontinuidades presen

un espaciamiento amplio y conforman bloques


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Influencia en el esquema de perforacin y de lasdiscontinuidades en la produccin de grandes bloque

Bloques de roca diaclasada


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Recomendacin

En tales casos se recomienda que eespaciamiento entre los barrenos sea menor qla separacin media entre fracturas.


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Dimetro de los Barrenos El aumento deD va acompaado de las siguientes

ventajas:Elevacin de la velocidad de detonacin de los

explosivos.Disminucin delcosto global de perforacin y voladura.

Mayor rendimiento de la perforacin (m3

volados/mlperforados). Aumento del rendimiento de la excavadora.


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Dimetro de los BarrenosLa longitud del retacadoT aumentacon el dimetro deperforacinD, pudiendo llegar a constituir la parte aldel barreno, una fuente potencial deformacin debloques.En rocas masivas, cuando la longitud de cargaI (cm.) yel dimetroD (cm.) I/D < 60, el incremento de Dtiende aaumentarla fragmentacin.600 / 11.4 (4.5) = 52 600 / 10.2 (4) = 59.

Cuando I/D > 60 el incremento de D obliga aincrementar el consumo especifico si se quiereconservar la fragmentacin.600 / 8.9 (3.5)= 67 600 / 7.6 (3) = 75


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En las voladuras a cielo abierto se utilizdimetros desde50 mm hasta380 mm.En obras pblicas es habitual operar con valordesde 50 mm hasta 125 mm.En la minera la tendencia ha sido incremeneste parmetro siendo los dimetros mutilizados desde 165 mm hasta 310 mm.


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Track Drill Neumtico


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Track Drill Hidrulico


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27


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28


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Track Drill de varios brazos


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Cantera con explotacin a cieloabierto


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Altura del Banco Deber ser mayor en metros que el dimetro en mm dividido p

15.D = 115 mm (4.5) /15 = H >7.62 Mt. D = 102 mm (4) /15 = H > 6.77 Mt. D = 89 mm (3.5) / 15 = H > 5.92 Mt. D = 76 mm (3) / 15 = H > 5.08 Mt.

Cuando H es pequea cualquier variacin de la Piedra (B) o eespaciamiento (S) tiene una gran influencia en los resultados d

voladura. Cuando H aumenta, manteniendo el B constante, espaciamiento puede incrementarse sin verse afectada fragmentacin.


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Altura del Banco Si las alturas de banco son muy grandes, pued

presentarse problemasde desviacin de losbarrenos que afectan no solo la fragmentaci

de la roca, sino que incluso aumentarn el riesde generarfuertes vibraciones, proyecciones sobreexcavacin, pues la malla de perforacin (Bx S) no se mantendr constante en las diferentcotas del barreno.


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ndice de Rigidez

El ndice de rigidez del paraleleppedo de rosituado delante de los barrenos tiene una grinfluencia en los resultados de las voladuras. Si H/B es> = 3 Resultados ptimos. Si H/B es< = 1 Fragmentacin gruesa con

problemas de repis y sobreexcavacin.

Si H/B es= 2 se aminoran estos efectos.


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ndice de Rigidez

Altura banco: 10 m. Dimetro : 311mm. Burden : 10m. Taco : 7 m. Dist. Energa : 30%. Indice Rigidez: 1.

Mala Distribucin de la Energa


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ndice de Rigidez

Altura banco: 10 m. Dimetro : 145mm. Burden : 5m. Taco : 3,5 m. Dist. Energa : 65%. Indice Rigidez: 2.

Distribucin Aceptable de la Energa


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ndice de Rigidez

Altura banco: 10 m. Dimetro : 92mm. Burden : 3,3m. Taco : 2,3 m. Dist. Energa : 77%. Indice Rigidez: 3.

Buena Distribucin de la Energa

El ndice de rigidez es el cuociente entre laaltura del banco y


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El ndice de rigidez es el cuociente entre laaltura del banco yel Burden. Con la ayuda de este cuociente se puede establecer

a priori, aproximaciones de los efectos adversos

INDICEDE

RIGIDEZ

FRAGMEN- TACIN

ONDA AEREA PROYEC CIO-NES

VIBRACIO-NES

NOTA

1 POBRE SEVERO SEVERO SEVERO Redisear

2 SUAVE SUAVE SUAVE SUAVE Rediseopos.

3 BUENO BUENO BUENO BUENO Buena Frac.

4 Excelente Excelente Excelente Excelente Optimo


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VENTAJAS DE LA PERFORACIONEN ANGULO

Mala fragmentacin

Energa til

Energa desperdiciada


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RETACADO Debe ser desde 0,7 a 1,3 veces la dimensin de la Piedra o Burden.

Para un B = 2.5 Mt. T mnimo = 1.75 Mt. T mximo = 3.25

Si el dimetro de la carga en mm. dividido por la longitud del taco en m. a 55 se puede producir un flyrock y ventilacin prematura.

Para un D = 89 mm (3.5) T = 2.5 Mt. 89/2.5 =35.56 T = 2 Mt. 89/2 =44.45

T = 1.5 Mt. 89/1.5 =59.26

Las rocas molidas contienen la energa explosiva mejor que el detrituperforacin.

Los barrenos hmedos requieren un taco mayor para la contencin deenerga que los barrenos secos.


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RETACADO En la prctica, las longitudes ptimas de retacado

aumentan conforme disminuyen la competencia calidad de la roca, variando entre 20D y 60D.Para D = 89 mm (3.5) T mx. = 5.33 Mt. T min. = 1.77 Mt.

Siempre que sea posible debe mantenerse una longide retacadomayor a 25D, para evitar problemas de

onda area, proyecciones, cortes y sobreexcavacionePara D = 89 mm (3.5) T > 2.22 Mt.


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SOBREPERFOFORACIN Es la longitud del barreno ( J ) por debajo del

nivel del piso, que se necesita para romper roca a la altura del banco y lograr un

fragmentacin y desplazamiento adecuado, qpermita al equipo de carga alcanzar la cota excavacin prevista.

Si J es pequea no se producir el corte en larasante proyectada,aparecen repis y aumentanlos costos.


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SOBREPERFOFORACIN

Equivale a la distancia del Burden des0,3 hasta 0,5B.Para unB = 2.5 Mt. J mx. = 1.25 Mt J mim. = 0.75 Mt.

Para mejorar la fragmentacin la carga iniciaddel barreno no debe ser colocada en lsubperforacin.


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SOBREPERFOFORACIN

Si J es excesiva se producir:

Aumento de costos de perforacin y voladura.Incremento en el nivel de vibraciones.Unafragmentacin excesiva en la parte alta delbanco inferior, que provocar problemas desobreexcavacin en las zonas finales.Normalmente J = 0.3B


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Reduccin de la Sobreperforacin con la inclinacinde los barrenos

00

10 0

20 0

30 0

40 0

0,2B 0,3B 0,4B

I N C L I N A C I N

SOBREPERFORACIN


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Piedra y Espaciamiento La piedraB es la distancia mnima desde el eje de ubarreno al frente libre y el EspaciamientoS es la

distancia entre barrenos de una misma fila. Est variables dependen bsicamente de:

Dimetro de perforacin.Propiedades de las rocas.Propiedades de los Explosivos. Altura del Banco.Grado de fragmentacin y desplazamiento del materideseado.


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Piedra o Burden Se han propuesto numerosas formulas para calcular la PiedrB

que tienen en cuenta uno o varios de los parmetros indicadanteriormente, todas proporcionan valores que oscilan entre25 y40D, dependiendo fundamentalmente de las propiedades dmacizo rocoso.Para un D = 89 mm (3.5) B min. = 2.22 Mt. B mx. = 3.56 Mt.

Es muy importante que la distancia B sea la adecuada, cuandola prctica este mayor o menor con respecto al terico previsgeneralmente se debe a:


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Piedra o Burden Si B es excesiva, los gases de la explosin encuentran

mucha resistencia para agrietar y desplazar la roaumentando la intensidad de las vibraciones, porq

parte de la energa se transforma en energa ssmica. SiB es reducida, los gases se escapan y expanden a unalta velocidad hacia el frente libre, provocando granproyecciones en forma incontrolada y provocando uaumento en la sobrepresin area y en el ruido.


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Espaciamiento El espaciamientoS se calcula en funcin de la piedra B

del tiempo de retardo entre barrenos y de la secuende encendido.

Si S es muy pequeo se produce un exceso detrituracin y roturas superficiales en crter. Si S es muy grande dan lugar a una fracturacin

inadecuada acompaada por problemas de repis y frente muy irregular.


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Espaciamiento S flucta entre 1 -1,8 veces la distancia del Burden.

Para B = 2.5 Mt.S min. = 2.5 Mt. S mx. = 4.5 Mt.

Se obtienen buenas distribuciones de la energa usan1,25 x B y configuracin inclinada.S = 3.12 Mt.

El agrietamiento primario paralelo a la cara libre pupermitir un espaciamiento mayor.


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Preguntas ?


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TREN EXPLOSIVO

Red de distribucin de energa.

Iniciador del barreno

Carga iniciadora

Fuente deenerga.

Carga PrincipalRetacado


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Esquemas de perforacin Normalmente y por facilidad se emplea

esquema Cuadrados o Rectangulare(Tresbolillo).

Los esquemas ms efectivos son lodenominados TRESBOLILLO y entre ellos mejor es el que forma tringulos equilteros, pdistribuir mejor la energa entre la roca. En eesquema produce la mejor fragmentacin, cun S =1.15B


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Ejemplo de esquema Cuadrado


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Ejemplo de esquema Tresbolillo


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Distribucin de la energa

Patrn Cuadrado Patrn al Tresbolillo


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Tamao y Forma de la Voladura El tamao debe ser lo ms grande como sea posible, por siguientes ventajas:

Disminucin de los tiempos improductivos de los equipos perforacin y carga.Menor longitud porcentual de la zona perimetral de l voladuras, donde se produce una fragmentacin ms deficiedebido a: Encontrar bloques preformados por voladuras anteriores.

Al escape prematuro de los gases por grietas existentes. Mayor tiempo de supervisin y control.


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Tamao y Forma de la Voladura

En general las voladuras de hileras mltiplessonmejores que las de una sola fila.

Con un frente libre, la relacin LV/AV debe ser> 3. 10/3=3.3 20/6=3.3 40/13= 3.1

Con dos frentes libres las voladuras debendisearse con LV/AV> 2 < 310/4=2.5 20/9=2.2 40/16= 2.5


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Configuracin de las Cargas Cuando los barrenos sean de pequea longitud deben usar columnas continuas de explosivo, pero

son de bastante profundidad la mejor relacincostoefectividad se obtendr con cargas espaciadas.

Harries y Hagan ((1.979) demostraron que la tensinuna carga aumenta, cuando la relacin I/D sincrementa de 0 a 20,permaneciendo constante a partirde ese valor.

De esta forma con I/D = 20 se obtendr lafragmentacin mxima. I = 20 x D = 20 x 89 = 1.78 Mt.


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Configuracin de las Cargas As por ejemplo en una carga continua con un I/D d52 no son mejores los resultados que una carg

espaciada con I/D de 20 y un tacado de 12D. Sin embargo la utilizacin de cargas espaciadas pu

afectar el rendimiento de cargue como consecuencia menor desplazamiento y esponjamiento del materDonde este condicionante no existe depender de diferencia entre el ahorro potencial de explosivo ytiempo, grado de complejidad y costo de iniciaciaadido a la columna seccionada.


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Configuracin de las Cargas El atractivo de las cargas espaciadas aumentara cuan

Los explosivos se encarezcan.El retacado pueda mecanizarse.

Las vibraciones constituyan una limitacin y sea predisminuir las cargas operantes mediante el seccionadsecuenciado del explosivo dentro de un mismo barrenEn voladuras a Cielo Abierto, las alturas de ban

mnimas para dividir la columna en forma efectiva dser H/D > 70. H > 70 x DH > 70 x 89mm > 6.22

Columnas de carga continuas y


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Columnas de carga continuas yespaciadas

52D

25D

20D

20D

12D

25D

Empleo de Cargas Puntuales en la


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Empleo de Cargas Puntuales en lazona de Retacado

CargaCilndrica

Alargada

CargaPuntual

B ili d f l


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Barrenos auxiliares para ayudar a fragmentar en la parte alta del banco

1 2 3 4 5 6


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Para mejorar la fractura superior

Paso No. 1 Aumentar la longitud de la carga manteniendo el confinamiento del exploy/o reduciendo el tamao del patrn.

Aumenta Reduce


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Paso No. 2Colocar una carga explosiva pequea en la zona dura.Si se utilizan retardos hacia abajo del barreno se debera detonar la capa 2antes de la capa principal.


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Paso No. 3Perforar barrenos satlites entre las perforaciones de produccin y si esposible cargar hacia el interior de la zona dura.

Cantera con explotacin a cielo


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Cantera con explotacin a cieloabierto


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Tipo de Explosivos. Bsicamente lo determina las propiedades de las ro

que se desean fragmentar y el tipo de explosivos queencuentran en el mercado.

Cuando se trabaja en roca masiva se debe emplear explosivo de mayor potencia y velocidad de detonaci En rocas intensamente fracturadas o estratificadas

deben emplear de baja velocidad de detonacin y baja densidad.

Distribucin de los Explosivos en los


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Distribucin de los Explosivos en losbarrenos

La energa necesaria para que se produzca rotura de la roca no es constante en toda s

altura pues debe superar la resistencia a traccin y la resistencia al cizallamiento. La energa especifica en el fondo del barre

debe ser de 2 a 2,5 veces superior a la energala columna.

Distribucin de los Explosivos en los


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Distribucin de los Explosivos en losbarrenos

La carga de fondo debe tener como mnimo ulongitud de 0,6 B. Segn Langefors, prolonga

carga de fondo por encima de una longitud igal valor de la piedra no contribuyapreciablemente a la rotura. Por lo que la cainferior debe estar entre 0,6 y 1,3 B.


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Consumos Especficos (CE)

Tipo de Roca ConsumoEspecifico

Kg/m 3 Rocas masivas y resistentes 0.6 1.5

Rocas resistencia media 0.3 0.6

Rocas muy fracturadas, alteradaso blandas

0.1 0.3

VOLADURAS EN BANCO


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VOLADURAS EN BANCOSegn Langefors y Kihistrm

De pequeo dimetro:

Entre 65mm y 165 mm 2,5 y 6,5

De gran dimetro:Entre 180mm y 450mm7,0 y 17


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De Pequeo Dimetro

Sus aplicaciones ms importantes son: En la Explotacin de Canteras, Excavaciones de Obras Pblicas, Minera de Cielo Abierto de pequea escala.

Las cargas del explosivo son cilndricas alargacon una relacinI/D > 100 y se utilizan dos

tipos de explosivos, uno para la carga de fondootro para la carga de columna.


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Dimetros de Perforacin

Depende de la produccin horaria y de resistencia de la roca.

Los costos en la mayora de los casodisminuyen con el aumento del dimetro


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DIAMETRODEL

BARRENO

PRODUCCION HORARIA (m3b/h)

Roca blanda-media< 120MPa

Roca dura-muy dura>120 MPa

65 mm 190 60

89 mm 250 110

150 mm 550 270

l d l b


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Altura del banco.

La altura del banco es funcin del equipo carga y del dimetro de perforacin.

Por cuestiones de seguridad, la altura mximaun banco en minas y canteras debe ser 1metros y solo para aplicaciones especiales, coen voladuras para escollera.


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ALTURA DELBANCO H(M)

DIAMETRODEL BARRENO(MM)

EQUIPO DECARGARECOMENDADO

6 - 10 65 - 90 PALA DERUEDAS

10 -15 100 -165 EXCAVADORAHIDRAULICA

d


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Piedra y Espaciamiento

B es funcin del dimetro de los barrenos, de lcaractersticas de las rocas, y de los tipos de explosiempleados.

Los valores de B oscilan entre33 y 39 veces el dimetrodel barreno, dependiendo de la resistencia de la roccompresin simple y a la altura de la carga de fondo.

S entre los barrenos de una misma fila varia entre1,15 B para rocas duras y1,30 B para rocas blandas.

VARIABLE RESISTENCIA A COMPRESION


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VARIABLEDE DISEO

RESISTENCIA A COMPRESIONSIMPLE (MPa)

Blanda< 70 Media70 -120 Dura120-180 Muy dura> 180B

PIEDRA39 D 37 D 35 D 33 D

SESPACIAMIENTO

51 D 47 D 43 D 38 D

TRETACADO

35 D 34 D 32 D 30 D

JSOBREPERFORA-

CIN

10 D 11 D 12 D 12 D

I li i d l b


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Inclinacin de los barrenos Las maquinas de perforacin permiten inclinacin

las torres con ngulos de hasta 20 grados e inclumayores con respecto a la vertical.

La longitud del barreno L aumenta con la inclinacipero por el contrario la Sobreperforacin J disminucon esta.

L = H/Cosb + (1 b /100) x JDondeb es el ngulo con respecto a la vertical en grad

Di ib i d


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Distribucin de cargas La energa por unidad de longitud en el fondo debe

2 a 2,5 veces superior a la energa requerida pararotura de la roca frente a la carga de columna y funcin de la resistencia de la roca.

La altura de la carga de columna se calcula pdiferencia entre la longitud del barreno y la suma retacado y la carga de fondo.

Los consumos especficos varan entre 250 y 5gramos por metro cbico, para los cuatro grupos roca considerados.


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VARIABLEDE

DISEO

RESISTENCIA DE LA ROCA (MPa)

Blanda< 70

Media70 - 120

Dura120 - 180

Muy dura>180

Longitud

de la carga defondo

30D 35D 40D 46D

Concentraciones lineales de carga


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Concentraciones lineales de carga para el ANFO e Indugel Plus APDimetro del Barreno Densidad de carga g/cm3

Pulgadas mm ANFO Indugel AP2 50,80 1,62 2,43

2 1/4 57,15 2,05 3,082 63,50 2,53 3,80

2 3/4 69,85 3,07 4,60

3 76,20 3,65 5,473 82,55 4,28 6,423 88,90 4,97 7,45

Concentraciones lineales de carga


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Concentraciones lineales de carga para el ANFO e Indugel Plus AP

Dimetro del Barreno Densidad de carga g/cm3 Pulgadas mm ANFO Indugel AP

3 95,25 5,70 8,554 101,60 6,49 9,734 114,30 8,21 12,31

5 127,00 10,13 15,205 5/8 142,88 12,83 19,246 152,40 14,59 21,89

Densidades aproximadas de distintos materiales


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MATERIAL Densidad Suelto-banco (t/m 3)

Factor Volumtricode conversin

Porcentaje deexpansin

BAUXITA 1,42 1,89 0,75 33 %ESCORIA 0,56 0,86 0,65 54 %CALIZA 1,54 2,61 0,59 70 %

ARCILLAEstado Natural

SecaHmeda

1,66 2,021,48 1,841,66 2,08

0,830,810,80

22 %25 %25 %

ARCILLA Y GRAVASeca

Hmeda1,42 1,661,54 1,84

0,860,84

17 %20 %

GRANITO FRACME 1,66 2,73 0,61 64 %BASALTOS FRACM 1,75 2,61 0,67 49 %

CARBON 0,95 1,60 0,74 35 %



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87




ROCA ALTERADA75% roca 25% tierra50% roca 50% tierra25% roca 75% tierra

1,96 2,791,72 2,281,57 1,06

0,700,750,80

43 %33 %25 %

GRAVANaturalSeca

Seca de 6 a 50 mmMojada de 6 a 50 mm

1,93 2,171,51 1,691,69 1,902,02 2,26

0,890,890,890,89

13 %13 %13 %13 %

ARENA Y ARCILLA 1,60 2,02 0,79 26 % YESO FRACMENT. 1,81 3,17 0,57 75 %

ARENISCA 1,51 2,52 0,60 67 %



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88




MINERALES DE HIERROHematesMagnetita

Pirita

2,46 2,912,79 3,282,58 3,03

0,850,850,85

18 %18 %18 %

ARENA

SecaHmeda

Empapada

1,42 1,601,69 1,901,84 2,08

0,890,890,89

13 %13 %13 %

TIERRA Y GRAVASeca

Hmeda

1,72 1,93

2,02 -2,23

0,89

0,91

13 %

10 % TIERRA VEGETAL 0,95 1,37 0,69 44 %

TACONITAS 2,43 5,61 0,58 74 %


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89

Ej l d li i


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90

Ejemplo de aplicacin

En una cantera se extrae roca con una resistencia acompresin simple de150 MPa en bancos de10 metrosde altura. La perforacin se realiza con equiprotopercutivo de martillo en cabeza con undimetro de89 mm. Los explosivos estn constituidos porIndugelPlus AP encartuchado de 75 mm de dimetro y ANFa granel, con unas densidades respectivas de1,2 y 0,8g/cm3.

Se desea determinar el esquema de perforacin ydistribucin de cargas, manteniendo los barrenos uinclinacin de 20.

Normativas asociadas al control de dao a


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Normativas asociadas al control de dao ainstalaciones y edificaciones cercanas

Norma sueca La normativa sueca entrega una gua para determinar los valores mximos

cuales puede estar sometida una estructura, basada en diferentes parmecaractersticos de construccin de la estructura a evaluar y de caractersticas del tipo de roca en donde se encuentra empotrada diestructura.

De esta manera los valores lmites quedan establecidos de la siguiente maner

V = Vo x Fk x Fd x FtDonde: V : lmite mximo de partcula permitida Vo : velocidad caracterstica del terreno en mm/sFk : factor de calidad de la construccinFd : Factor de distanciaFt : factor de duracin del proyecto



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92

instalaciones y edificaciones cercanas

Descripcin de parmetros:- Tipo de suelo Vo (Pul/sg) (mm/sg)Morrena suelta, arenas, arcillas 0,72 18Morrena firme, limonitas suaves 1,40 35Granito, gneiss 2,80 70

La velocidad caracterstica del terreno puede ser calculada como:

Vo = Cp/65, donde:

Cp : Velocidad ssmica de la onda P.

- Factor de calidad de la construccin FkEste factor se define como:

Fk = Fb x Fm



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93


Fb se obtiene de la siguiente manera:Clase Tipo de estructura Fb

1 Estructuras pesadas o defensa civil 1.702 Edificios industriales o de defensa civil 1.203 Edificios residenciales 1.004 Edificios sensibles con grandes arcos 0.655 Edificios histricos en mal estado 0.50

Fm como:

Clase Tipo de material Fm

1 Hormign reforzado con acero 1.202 Concreto no reforzado, ladrillo 1.003 Concreto aireado 0.754 Ladrillo y tabiqueria de madera 0.65



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94


Factor de duracin del proyecto FtTipo de actividad Ft

Trabajos de construccin de tneles o cavernas 1.00

Trabajos estacionarios como minera 0.75-1.00

Factor de distancia FdEl factor de distancia queda definido de acuerdo a la figuraadjunta, donde:

Fd, para suelo tipo arcilla (N-1) :Fd, para suelo tipo morrena (N-2) :

Fd, para suelo tipo roca (N-3) :

29.091.1 d x Fd

42.057.2 d x Fd

19.0

56.1

d x Fd

F t d di t i


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95

Factor de distancia

Carga mxima por RETARDO d d l i id l Ofi i d Mi


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96

de acuerdo a lo exigido por la Oficina de MineraSuperficial Restauracin y observancia de Estados

Unidos (OMSRE)

W = (3D/F)2

W = Kilogramos de explosivo D = Distancia en Metros a la estructura

ms cercana que no se desee afectar F = Factor de distancia

Factor de distancia relacionado con la


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97

velocidad de vibracin

Factor de distancia F V (pulg./seg.)10 2,5

11,5 2,0

20 0,8330 0,4340 0,27

50 0,1960 0,1470 0,11

Gua paso paso para desarrollar diseos dl d


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98

voladuras

Ejemplo de calculo. Dimetro del explosivo (mm) = 102

Densidad del explosivo (g/cc) = 0,85 Energa explosiva AWS (J/G) = 3726 Densidad de la roca (g/cc) = 2,4 Altura del banco (m) = 9

Formulas para calculo de Voladuras(segn Rodgers)


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99

(segn Rodgers) Burden (m) = ((Den. del explosivo x 2/ Den. de la roca)+1,8)

x (dimetro del explosivo (mm) / 25,4) x 0,3048 =3,07 Indice de rigidez del burden = Alt. del banco / Burden =2,9 Espaciamiento (m) = Burden x 1,15 = 3,53 Longitud del taco (m) = Burden x 0,7 = 2,15 Distribucin de la energa (%) =

1 - (long. del taco/alt. del banco)x100= 76,12

Long. De la subperforacin (m) = Burden x 0,3 = 0,92 Longitud del barreno (m) = Alt. del banco + Subper. = 9,92

Formulas para clculo de voladuras


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100

p(segn Rodgers)(continuacin)

Longitud del explosivo (m) = Long. Del barreno - long. Del taco = 7,77

Densidad de carga (kg/m) =

0,0031415 x Den. del explo. x (Dim. del explo. / 2) 2 = 6,95 Peso del explosivo (kg/perforacin) =

Den. de la carga del explo. x longitud del explosivo. = 53,98

Energa explosiva (mj/perforacin) =(peso del explo. x energa explosiva AWS) / 1000 = 201,13

Formulas para clculo de voladuras(segn


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101

pRodgers)(continuacin)

Volumen del tiro (Mt 3/perforacin) = Altura del banco x burden x espaciamiento = 97,56

Masa del tiro (toneladas/perforacin) =Volumen del tiro x densidad de la roca = 234,15

Factor de potencia (kg/Mt 3) =Peso del explosivo/vol. del tiro = 0,55

Factor de potencia (kg/ton) =Peso del explosivo / masa del tiro =0,23

Formulas para clculo de voladuras


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102

p(segn Rodgers)(continuacin)

Factor de potencia (ton/kg) = Masa del tiro /peso del explosivo = 4,34

Factor de energa (kj/ton) =(energa del explosivo por barreno x 1000)/ masa del tiro

= 859 Este diseo inicial debera ser afinado mediante

voladuras de prueba para ajustarlo a lascondiciones existes en la masa de la roca y alos requerimientos de fragmentacin. Losfactores de energa deberan fluctuar entre 500y 1250 kj/ton. con un valor promedio para laprimera voladura de 900 kj/ton.


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103

Preguntas ?

Cebado


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104

Consiste en la operacinde introduccin de losdetonadores dentro delbster (explosivo de altopoder que inicia elexplosivo vaciado en lasperforaciones), paraluego colocar este cebo

dentro del pozo.

EFECTO DEL CEBO O PRIMA


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105

EFECTO DEL CEBO O PRIMA

6.100

3.100

4.600

Barreno 165mm

AnfoAPD

APD 900APD 450

CONFIGURACION DE CEBOS


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106

CONFIGURACION DE CEBOS

ZONAS DE BAJADETONACION

TACO

EXPLOSIV0COLUMNA

EXPLOSIVO

ALTA VELOC.

POSICION DEL CEBO


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107

POSICION DEL CEBO

ZONA INICIACION

ZONA REGIMEN

ZONA REGIMEN

SISTEMAS INICIADORES


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SISTEMAS INICIADORES

Es una combinacin de dispositivosexplosivos y componentes accesoriosdiseados para enviar una seal einiciar una carga explosiva cuandoha sido adecuadamente instalada yactivada desde una distancia segura.


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109

NO-ELECTRICOS: (NONEL) Emplea tubos plsticos, recubiertos internamente con unasustancia reactiva la cual se transmite a2.000m/seg., tiene 3 mm de dimetro, pesa solo 5.5

g/m y posee un recubrimiento explosivo de 0.02g/m. Ideal para voladuras silenciosas, dondehay riesgo de electricidad extraa o encondiciones de humedad, donde es dudosa laconexin elctrica

Ventajas


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110

Ventajas

Es un sistema no elctrico diseado paraoperaciones de campo, con las siguientes ventajas :

Seguridad Flexibilidad Tecnologa

SEGURIDAD


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SEGURIDAD

Elimina el riesgo de iniciacin prematura, en loperacin de carguo de explosivo, debido a qen esta fase no hay detonadores en superficie.

Elimina el riesgo de dao a detonadores duranel carguo del explosivo, adems de tener opcin de retirar detonadores una ve

conectados por retraso en el da de la voladura.

FLEXIBILIDAD


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FLEXIBILIDAD

Los detonadores de superficie y los del barrenson independientes.

Es posible usar tubos de diferentescaractersticas para barreno y superficie.

Es posible cambiar secuencia de retardos una vez que se han cargado los barrenos.

TECNOLOGIA


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TECNOLOGIA

Conector con capacidad para 7 tubos. Excelente exactitud y precisin de los

retados. Detonador de superficie fuerza 1. Detonador de superficie redondeado.

DISEOS DE VOLADURA CON SISTEMA D


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114

INICIACIN NO ELCTRICO

Es claro que el sistema de iniciacin no elctrico por serun sistema de iniciacin de ltima generacin, debecumplir con dos objetivos fundamentales:

Ser capaz de iniciar en forma infalible, todos los tiros deun diseo de disparo.

Cumplir con los tiempos de salida de los disparos en la

forma mas exacta con respecto a la secuencia programada

PARTICULARIDADES DEL SISTEMA DINICIACIN NO ELCTRICO


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115

INICIACIN NO ELCTRICO

Es de uso seguro Son mas fciles sus conexiones Presenta la menor dispersin posible

Tomadas en cuenta todas estas caractersticas, se pueden realizar los diseos de disparo conresultados mas eficientes en la minera actual,tanto de cielo abierto como subterrnea.

DETONACIN SECUENCIADA


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La detonacin secuenciada corresponde a lainiciacin desfasada de los barrenos de acuerdo aun diseo predefinido; cada tiro posee un tiempode salida.

El orden de salida de cada barreno debe estar programado de tal manera que se aprovechen lascondiciones del terreno, se minimic el uso delexplosivo y se obtengan los mejores resultados de

voladura. El objetivo final de la voladura secuenciada es

CREAR CARAS LIBRES.

PRICIPALES OBJETIVOS DE LA


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DETONACIN SECUENCIADA Controlar la energa explosiva disponible Mejorar la fragmentacin Proporcionar alivio y controlar el desplazamiento de la

masa rocosa Reducir la fractura dentro de la ltima lnea de barrenos y

la fractura de los extremos Controlar la vibracin del suelo y la onda area Reducir los requerimientos de explosivo Reducir los kilos de explosivo que detonan a la vez

Consideraciones de diseo


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Sensibilidad del lugar Niveles aceptables de vibracin a estructuras cercanas

Fragmentacin requerida.Una fragmentacin uniforme generalmente requiere laproduccin de caras libres nuevas durante el proceso.Generalmente se obtiene una fragmentacin ptima en rocamasiva cuando se detona un barreno por retardo y el retardoentre las perforaciones de una misma fila es lo ms cercano 40 ms. Con un factor K de alrededor de 900 kj/tnEl retraso entre filas debera ser al menos2 a 3 veces elretraso entre los barrenos de una misma fila.



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119

Consideraciones de diseo Desplazamiento de la pila de material.

La direccin del desplazamiento depende del camino que presenta menresistencia a la energa explosivaLa secuenciacin de los retardos no compensar un diseo de voladurinapropiado.

Con un diseo apropiado, la secuencia de retrasos puede controlar ldireccin y el grado de desplazamiento.Intervalos de retraso cortos (< 25 ms) entre los barrenosde una fila reducir la fragmentacin, pero mejorar el desplazamiento.Habitualmente se requieren intervalos de retardo ms largos (> 150 m

entre las filas para maximizar el desplazamiento.Con frecuencia el tipo de excavadora determinara el grado dedesplazamiento requerido, lo que indicar el intervalo de retardo entre lfilas de barrenos.

Tiempos de retardo


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120

Sobre quiebre excesivo ymaterial lanzado sobre el banco

ApretadoDifcil de excavar,mala fragmentacin

Intervalo Insuficiente entre filas(menos de 6 ms / m de Burden)

Contorno de la pilade material voladoContorno delBanco volado

Tiempos de retardo Cont..


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121

Sobre quiebre mediano

Apretado,

compacto

Intervalo de tiempos cortos entrefilas (6 a 12 ms / m de Burden)

Adecuado para operacin de Palade cargue de material.

Contorno de la pilade material tronadoContorno delBanco tronado

Tiempos de retardo Cont...


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122

pPoco sobre quiebre

Suelto - bien tendido

Intervalo de tiempos entre filas(12 a 30 ms / m de Burden)

Adecuado para excavacin decargador frontal

Contorno de la pilade material tronadoContorno delBanco tronado

Remocin del material volado


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Remocin del material volado

http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/planillas/FCART.XLS


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124

Geologa.Las capas dbiles (vetas de barro) pueden interrumpibarrenos adyacentes no detonados.Las masas de roca muy fracturadas ventilan los gaseexplosivos en todas direcciones aumentando el potencial dinterrupciones.Cuando se realicen voladuras en geologa como las descritalos intervalos de retardo entre las filas debern sermantenidospor debajo de los 60 ms.

Las masas de roca blandas requieren ms tiempo para sudesplazamiento, de modo que se debe permitir ms tiempoentre las filas para controlar la sobreexcavacin (> 75 ms)



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125

Condiciones de agua

Las masas de roca saturadas (barrenos llenos de aguatransmiten la presin del agua desde el punto de detonacinhacia las zonas circundantes, esta presin puede producir edesacoplamiento de la carga explosiva o aumentar sudensidad hasta el punto que ste no detone (Presin deMuerte )

Explosivos utilizadosLos explosivos de mayor densidad(>1,25 g/cc) que utilizanaire retenido para su sensibilizacin pueden dejar de detonapor efecto de la presin de detonacin de los barrenosadyacentes, se debe tener precaucin al utilizar estoproductos, en agua, y usar retardossuperiores a 42 ms.

Consideraciones de diseoSi li id d


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SimplicidadLas configuraciones de retardo no deben ser tan complejas cofacilitar que se hagan conexiones incorrectas.Los diseos complejos requerirn tiempo adicional para laevaluacin de la secuencia y el control de las conexiones.

Costo A medida que los diseos se hacen ms complejos el costo desistema de iniciacin generalmente aumentara. Seleccione el intervalo de retardo entre las filas de barrenos enbase a las prioridades anteriores.

Seleccione el tiempo entre los barrenos de una fila en base atercio o la mitad del tiempo entre filas.


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Diseo bsico de secuencia de detonacin


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128

Jerarquizar los parmetros del lugar que afectan el diseo de la voladura.

- Restricciones de vibracin y onda area .- Calcular el peso mximo de la carga a ser usado por un periodo de retardo- Condiciones de agua (desacoplamiento o desactivacin por presin).- Explosivos usados (detonarn o sern desactivados por el efecto de presi- Fragmentacin (los diseos que producen buen desplazamiento tambin

proporcionaran una buena fragmentacin).- Geologa.- Control de la pared.- Determinar la direccin y desplazamiento deseado.- El patrn de distribucin para iniciar las filas debe ser perpenticular a la

de desplazamiento deseada.

Tabla de ControlRoca masiva


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129

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36

Vibraciones mnimas

Limite de sobrequiebre

Fragmentacin aceptable

Pila extendida

Pila suelta

Pila apretada

Densidad de explosivo >1,3

Pozos con agua

Roca muy fisuradaRoca fisurada

Estructuras en bloques

Roca masiva

Milisegundos por metro de Burden

Tpicos intervalos de retardo entre filas


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130

Roca masiva 42 a 210 msRoca con muchas grietas 17 a 65 msFisuras dbiles, planos desplazados 17 a 42 msBarreno lleno de agua 17 a 50 msExplosivo de densidad superior a 1,3 g/cc 17 a 65 msMaterial compacto (desplazamiento) 17 a 35 ms

Material Suelto 35 a 80 msMaterial desparramado 80 a 210 msFragmentacin media 35 a 65 msOptima fragmentacin 42 a 120 ms

Quebradura hasta el fondo 65 a 210 msControl de Flyrock 42 a 150 msEscape mnimo de gases 42 a 130 ms Vibraciones mnimas 65 a 220 ms

Instrucciones Determine los parmetros del lugar y lo que se espera de la voladura


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Determine los parmetros del lugar y lo que se espera de la voladura Encuentre el rango de intervalos de retardo que cubren mejor todos los

parmetros. Puede que sea necesario dar prioridad a algunos parmetros para

determinar el rango ms apropiado. EJEMPLO

Se requiere un rango para roca con muchas grietas (17 a 65 ms)

Se requiere el material suelto (30 a 80 ms)Con fragmentacin hasta el fondo (65 a 210 ms)El tiempo ptimo de retardo sera de65 msGeneralmente los intervalos de retardo entre los barrenos de una mismafila deberan ser de 1/3 a 1/2 del intervalo entre filas, de manera que el

tiempo entre barrenos deber ser entre22 y 35 ms.

Consideraciones generales


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En voladuras de filas mltiples (> de 4 filas) el uso deintervalos cada vez ms largos en las filas posteriorepromover la formacin de caras libres.

Configuraciones con intervalosde ms de 65 ms entre filas deberan utilizar retardos dentro de los barrenos para reduci

la probabilidad de interrupciones. Los periodos de retardosuperiores a 150 ms entre filas

pueden producir una perdida prematura de confinamiento enlos barrenos adyacentes no detonados.

Los intervalos entre filas demenos de 35 ms puedenproducir la eyeccin del taco, flyrocks y una excesivsobreexcavacin.

Consideraciones generales


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En el interior del barreno

Si se utilizan cargas iniciadoras mltiples en la mismcolumna explosiva, el retardo del fondo, generalmente es emenor para estimular la iniciacin del fondo del barreno.Como la precisin es de suma importancia, todos losdetonadores de la misma columna deberan tener el mismperiodo de retardo.

Precisin Algunos fabricantes producen detonadores de precisincorriente y de alta precisin; los primeros pueden detonar e

una escala de 0 a 7%(una cpsula de 50ms puede detonar ecualquier momento entre 46,5 y 53,5 ms); los de altaprecisin en una escala de 0 a 2%



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134

Control de la pared.Intervalos de retardo demasiado cortos entre los barrenos deuna fila y entre hileras, puede producir sobreexcavaciexcesivaSi el retardo entre los barrenos de la ltima fila es inferior 42 ms, las cargas pueden daar la pared posterior.Un intervalo demasiado corto entre las filas (< 35 ms)facilitar la fractura atrs de la ltima lnea de barrenos.

DAO DE LA PARED PORINTERVALO DE RETARDODEMASIADO CORTOS


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135

DEMASIADO CORTOS

Menos de 35 ms entre filas

sobreexcavacin

Menos de 42 ms entre barrenos de una misma fila

Fractura excesiva atrs dela ltima lnea de barrenos

Mtodos para aumentar el control de la pared


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Se utilizan para controlar el exceso de sobrequiebre y ayud

la estabilidad de la pared. Se establece un plano de fractura a lo largo del permetro dla excavacin.

Generalmente se utilizan tres mtodos segn la masa de l

roca, el dimetro de la broca y la sensibilidad del lugar- Perforacin en lnea- Voladura amortiguada- Voladura de precorte

Se deben utilizar perforaciones de amortiguacin entre eplano de fractura y las perforaciones de produccin paraevitar el dao de la pared final.

Perforacin en lnea Perforacin de una lnea de barrenos perifricos a una distanci

h d d


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137

estrecha de unos de otros En estos barrenos no se utilizan explosivos No son mayores a 76 mm de dimetro La distancia entre barrenos es igual de 1 a 4 veces el dimetro d

barreno En material agrietado es posible que no se produzcan los

resultados apropiados Los barrenos de amortiguacin deben ser perforados de 0,5 a 0,7

el burden de produccin y deben ser cargados con solo la mitad dla carga explosiva de los barrenos de produccin.

El espaciamiento de los barrenos de amortiguacin ser 0,75 vecel espaciamiento de los de produccin. Es eficaz cuando la roca es de estructura masiva.

Voladura amortiguada o recorte

Hilera nica de barrenos de voladura de dimetros que flucta


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138

Hilera nica de barrenos de voladura de dimetros que fluctaentre 38 y 89 mm

Se dispara despus que se excava la voladura de produccin El taco acta como un amortiguador alrededor de la carga

explosiva en el barreno, para reducir el dao en la pared. Los barrenos son detonados simultneamente.

El espaciamiento entre las perforaciones en metros es igual adimetro del barreno en mm dividido por 60 El dimetro de carga es la 1/2 del dimetro del barreno. El espaciamiento de la carga en el interior del barreno es igual a

mitad del largo del cartucho. El burden es equivalente a 0,75 del burden de los barrenos dproduccin.

Voladura de Precorte


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139

Las perforaciones de precorte son detonadas antes que los

barrenos de produccin Puede producir una pared alta ms definida. Tiene un burden y un espaciamiento igual a la mitad del d

los barrenos de produccin.

El peso de la carga (kg) por perforacin es = altura de la car(m) x espaciamiento de barrenos (m) / 2.

Se obtienen mejores resultados cundo la carga estadistribuida a lo largo del barreno.

El dimetro de la carga = a la mitad del dimetro delbarreno.

La roca muy agrietada requiere un menor espaciamiento.


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CASO CON RETARDOS DISTINTOSEN EL FONDO


141/182

141

EN EL FONDO

0

0

0

1

1

1

1

1 1

2 2

2 2

2 2

3 3

3 3

3 3

CONECTOR DE SUPERFICIE

CARA LIBRE


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VOLADURA CON DOS CARAS LIBRES PATRON FILA POR FILA


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143

DESPLAZAMIENTO DESEADO

0

1

2

Sistema de iniciacin NO elctrico, troncal deCordn Detonante, Retardo en superficie con

C d S fi i


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144

Conectores de Superficie

Conector de superficie de 9 ms Conector de superficie de 100 ms

0 9 18 27 36 45 54 63

100 109 118 127 136 145 154 163

209 218 227 236 245 254 263

Tiempos nominales

Conexin para una VoladuraSilenciosa


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145

S e c osa

Retardo de Superficie de 17 ms Retardo de superficie de 52 ms

Retardo del fondo de 200 ms. Para todos los barrenosTiempo de superficie

0 17 34 51

52 69 86 103

104 121 138 155

Tiempo de detonacin nominal

200 217 234 251

252 269 286 303

304 321 338 335

PATRON EN V


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146

DESPLAZAMIENTO DESEADO.

Conector de superficie de 25 ms.Conector de superficie de 17 ms.Conector de superficie de 42 ms

PATRON EN V


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147

TIEMPOS NOMINALES

0

42 5967

84

101109118 134

143 151

160 176177201

202 218

219236

243

261

278

285 320

PATRON EN V VOLADURA SILENCIOSA


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148

42 ms50 msCUS 65MS

0

42

5065

84

92

100

107

115

134

142

149

150

157

165

184

192

199

200

207

234

242

249 294

Tiempos Nominales

SALIDA EN ROMBO


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149

Conectores de superficie de 42 ms.Conectores de superficie de 9 ms.

DESPLAZAMIENTO DESEADO

TIEMPOS NOMINALES 0 42

51

84

93

102

126

135

144

168

177

186

210

219

228

252

261

270

294

303

312

345

354 396

Tiempos de retardoF ila por F ila


150/182

150

9 ms 9 ms 9 ms 9 ms 9 ms 9 ms100 ms

100 ms

Desplazamientodeseado

p

Tiempos de retardoChevron V delcentr o


151/182

151

1742

174225

2542 ms

17 ms

Chevron V del centr o

Tiempos de retardo

Echelon de Esquina


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152

42 ms

Echelon de Esquina

42 42 42 42 42 42

17 ms 17

17 17ms

17

Tiempos de retardo

Zi gZag


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153

42 ms 17 ms

Zi g Zag

17 ms17 ms

4242

42

17 ms

VOLADURAS DE ZANJAS


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154

Es necesario tomar medidas especiales en lo referentcontrol de las vibraciones y de las proyecciones. Son obras que normalmente su ancho esta entre 0.8 y

metros. Su profundidad oscila entre 0.5 y 5 metros. Su principal uso es: para la construccin de drenaj

servicios de alcantarillado, conducciones de agductos elctricos, gaseoductos y oleoductos.

VOLADURAS DE ZANJAS


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155

Estas voladuras requieren de consumos especficos explosivo mayores al empleado en las voladuras banco convencionales, debido al mayor confinamiede la roca.

Las mallas de perforacin son mas cerradas, y sdimetros de perforacin son menores (32-65 mm) Es necesario utilizar sistemas de proteccin frente a

proyecciones. Los costos son mas altos respecto a las voladuras banco.

VOLADURAS DE ZANJASDimetros de Perforacin


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156

Dimetros de Perforacin.

Dimensiones de las zanjas(Mt.)

Dimetros de perforacin(mm)

Ancho Zanja AZ < 1 MtProfundidad H < 1.5 Mt

32 - 45

Ancho Zanja AZ > 1 MtProfundidad H > 1.5 Mt

50 - 65

VOLADURAS DE ZANJAS


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157

VOLADURAS DE ZANJAS

Esquemas de Perforacin.

Dependen bsicamente de la excavacin, s

fija el valor de la piedra (Burden) en funcidel dimetro de los barrenos y elespaciamiento dependiendo del ancho de lexcavacin.

VOLADURAS DE ZANJASEsquemas de Perforacin.


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158

q

VARIABLE DE DISEO Dimetro de Perforacin< 50 mm > 50 mm

Piedra - B 26 D 24 D VARIABLE DE DISEO Ancho de la Zanja AZ< 0.75 M, 0.75-1.5 M, 1.5-3 M

No. De Filas 2 3 4

Espaciamiento - S AZ AZ/2 AZ/2.6** En los barrenos de contorno se reduce elespaciamiento en un 20%.

VOLADURAS DE ZANJAS


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159

Sobreperforacin = 0.5 * B (Piedra)Nota: nunca debe ser menor a 0.2 Mt.

El Retacado = B (Piedra) La inclinacin es aconsejable para favorecer rotura en el fondo realizarla con ngulos corespecto a la vertical entre 26.5 y 18.5 grad(2:1 y 3:1)

VOLADURAS DE ZANJAS


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160

El explosivo mas adecuado es aquel que tiene una adensidad y energa, con el fin de aprovechar al mximperforacin efectuada (Indugel AP).

Hay dos tipos de Zanjas, las convencionales y las suaves Las convencionales tienen esquemas desalineados en las

los barrenos centrales se colocan por delante de los contorno los que salen inmediatamente despus; las cardel explosivo en todos los barrenos son iguales. Lconcentraciones de explosivo en la columna se disminucon relacin con la de fondo en un 30%.


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161

V1

V1/3

V1/3

V1


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162

2 4 6 8 10

2 4 6 8 10

2 4 6 8 10

2 4 6 8 10

1 3 5 7 9

1 3 5 7 9 1 3 5 7 9

V1

V1/3

V1/3

V1

Voladura en Zanja Convencional.


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163

B

T = B

qf

qc = 0.25 a 0.35 qf

j

VOLADURAS DE ZANJAS


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En las voladuras suaves los barrenos central van alineados con los de contorno y se utilizcargas de explosivo distintas. En los centrales

cargas de columna y de fondo son mayores qlos de contorno, mientras que el retacado disminuye en los de contorno a una longitud 10D.


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165

B

S


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Voladura con Diseo en Zanja Suave


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qc = 0.4 qf

T = B T = 0.4B

qf

VOLADURAS DE ZANJAS


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168

Para calcular las longitudes de las cargas fondo se utilizan las siguientes expresiondonde H es la profundidad de la Zanja a excaven Metros.

Voladuras Convencionales (todos los Barreno0.4 + ((H-1)/5)

Voladuras Suaves (barrenos centrales) 1.3 (0.4((H-1)/5))Barrenos de contorno 0.7 (0.4 + ((H-1)/5))

VOLADURAS DE ZANJASl l d j i l l


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169

En las voladuras en zanja convencional, la carga es msencilla ya que en todos los barrenos es igual y los nivele vibracin son menores, pero se produce una mayosobreexcavacin al tener los barrenos de contorno ungulo de rotura menor y estar mas confinados.

En las voladuras suaves la perforacin es mas sencilla replantear y se reduce el volumen de sobreexcavacin enparedes de la zanja, pero la carga de los explosivos complica al ser distinta en los barrenos de contorno laterales y los niveles de vibracin son superiores comconsecuencia de las mayores cargas de estos ltimos.

Fragmentacin Secundaria y Voladuras Especiales


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170

Los fragmentos de roca de un tamao excesivamente grande se producen en las voladuras (sobretamaos), precisan fracturados para que puedan manipularse con los equipos carga o para que puedan ser introducidos en la trituradora sin lugar a que se atasquen.

Los mtodos para esta fragmentacin secundaria utilizadactualmente se clasifican en dos grupos:-Explosivos dentro de barrenos o adosados a la superficie.-Por medios mecnicos.

Fragmentacin SecundariaCon Perforacin de Barrenos


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171

Con Perforacin de Barrenos.Estos fragmentos de gran tamao se perforan con martillmanuales o con carros ligeros, perforando barrenos de pequedimetro con una profundidad entre 1/2 y 2/3 del dimetro dimensin mayor del bloque y paralelo a ste.Si estos fragmentos tienen un volumen superior a 2 MetrCbicos se recomienda perforar dos barrenos y detonarlinstantneamente.

Dependiendo del grado de enterramiento del fragmen(sobretamao), el consumo especfico con un tipo de explostipo hidrogel va aumentando de 50 gr./m3 hasta los 200 gr./m3.



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Con Perforacin de Barrenos

Tabla de Consumo Especfico Condiciones del

FragmentoConsumo Especfico deExplosivo CE (gr./m3 )

Descubierto 50 100Semienterrado 100 150

Enterrado 150 200Si se emplean explosivos menos potenteslas cargas se aumentarn entre un 25 y un 50%.



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173

Esquemas de Perforacin.

Retacado

Carga

Cordn Detonante

Carga

Carga

Retacado

Retacado

Fragmentacin SecundariaCon Cargas Superficiales


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La fragmentacin colocando el explosivo en la superficie de fragmentos de gran tamao se lleva a cabo con cargas conformadams habitualmente con cargas constituidas por varios cartuchosdimetros pequeos.

Es recomendable cubrir el explosivo con una capa de arcilla o arenunos 10 cm. De espesor como mnimo, para reducir el ruidoconseguir la rotura de la roca con una menor cantidad de explosivo

Los consumos especficos normales oscilan entre los 700 y 1.gr./m3 para los explosivos gelatinosos.

En el caso de no cubrir las cargas estas se incrementarn en un 2aproximadamente.



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Esquemas Colocacin de la Carga.

Explosivo

Cordn Detonante Recubrimiento deArena o Barro



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Las ventajas de este mtodo son que no sprecisan la perforacin de los barrenos, lproyecciones son pequeas y la ejecucin rpida.

Las desventajas son que la cantidad de explosrequerida es cuatro o cinco veces mayor a la taqueo con barrenos, y su empleo esta limitado

reas alejadas a zonas habitadas debido intenso ruido y onda area que se generan.

Fragmentacin SecundariaCon Minivoladuras


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177

Cuando se dispone de explosivos de alta potencia,taqueo de los fragmentos (sobretamaos) se puellevar a cabo perforando pequeos barrenos de 22 mDe dimetro, usando consumos especficos del ordde 0.02 a 0.04 Kg./m3.

Estas cantidades pueden reducirse hasta 0.01 0.02

Kg./m3

, dependiendo de la forma y nmero dbarrenos perforados.

Fragmentacin SecundariaCon MinivoladurasEsquema de Perforacin


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178

q

0.02 0.04Kg./m3

0.01 0.02Kg./m3

Cuando los fragmentos estn cubiertos de tierra se debe desenterrar una partede este, para disponer de una cara libre y as lograr una mejor fractura.

Fragmentacin SecundariaCon Cargas Conformadas Direccionales


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Estas se utilizan principalmente en las minas subterrndonde se producen habitualmente atascos en los puntos evacuacin del material volado, coladeros piqueras, etctaqueo clsico resulta peligroso para el personal, costos

lento. Se desarrollan unas cargas conformadas que al detonarlanza contra los fragmentos , desde un punto alejado, dardo metlico o disco balstico con suficiente energa p

fragmentarlas y removilizar el material apelmazado.

Fragmentacin SecundariaCon Cargas Conformadas DireccionalesEsquema de Voladura


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180

q

Empleo de Cargas Conformadas de Proyeccin.

Fragmentacin Secundaria Voladuras Especiales Voladuras en Zanjas de tierra.


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Las voladuras de Zanjas en tierra son frecuentemente utilizadas cualos medios mecnicos de excavacin no son aplicables, por ejemplzonas pantanosas y arboladas.

El mtodo consiste en utilizar cartuchos de explosivo para tenerconsumo especfico de 0.2 a 0.3 Kg. Cada uno, la distancia espaciamiento es de 0.6 a 0.8 Mt. Y la perforacin se reaaproximadamente a la mitad de la profundidad deseada de la zanja.

Los explosivos empleados debern ser resistentes al agua en zopantanosas.

La iniciacin se suele hacer con una lnea principal de corddetonante, detonndose instantneamente todas las cargas.

Voladuras Especiales Voladuras en Zanjas de tierra.


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Detonadores de igual nmero Cordn Detonante

diseño voladuras a cielo abierto

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