EL_TRAZO_DE_LA_MALLA_DE_PERFORACIÓN
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INSTITUTO DE FORMACIÒN MINERA DEL PERÙ
EXPLOTACION DE MINAS PERFORACION Y VOLADURA TEMA: MALLA DE PERORACION Y VOLADURA
RONCAL TORRES TANIA
ING: ORLANDO BAZÀN
2013
INSTITUTO DE FORMACIÒN MINERA DEL PERÙ
Dedicatoria
El presente trabajo dedicamos a nuestros padres por darnos el apoyo necesario para poder culminar con nuestro presente trabajo.
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Introducción
Mallas de perforación en subterráneo de acuerdo al tipo de rocas para poder obtener mayor eficiencia y para cada tipo de dureza de las rocas podemos tomar en cuenta las diferentes mallas de perforación y voladura.
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ResumenTipos de mallas de perforación en voladura, en minería subterránea los tipos de mallas a usar depende del costo y también de la dureza de las rocas tenemos mallas con el corte de tiro quemado, corte en “V”, corte en abanico, cortes combinados.
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OBJETIVOSObjetivo General
Brindar, Los diferentes tipos de mallas de perforación y voladura
Objetivo Especifico
Costos de la perforación Diferentes tipos de durezas de las rocas Tipos de corte en minería subterránea
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EL TRAZO DE LA MALLA DE PERFORACIÓN
DISPARO SIMULTÁNEO Y ROTATIVO
Cuando se disparan los taladros juntos, se dice que el disparo es simultáneo pero si se disparan sucesivamente, de acuerdo a un orden de encendido previamente establecido el disparo será rotativo.
El objeto del disparo rotativo es la formación y ampliación de las caras libres, razón por la cual se usa este sistema en los trabajos de la mina, ya que los frentes sólo presentan uno o dos caras libres.
CARA LIBRE, Es el lugar hacia el cual se desplaza el material cuando es disparado, por acción del explosivo. La cara libre en un frente es una sola por ello la función del corte o cuele es abrir otra cara libre, o sea el hueco que forma el corte luego del disparo es otra cara libre.
CONCEPTO DE TRAZO
Por trazo se entiende a un conjunto de taladros que se perforan en un frente y que tienen una ubicación, dirección, inclinación y profundidad determinados. El trazo se hace con el objeto de:
•1. Reducir los gastos de perforación y cantidad de explosivos
•2. Obtener un buen avance
•3. Mantener el tamaño o sección de la labor uniforme.
•4. Determinar el orden y salida de los taladros
2.1. PARTES DE UNA MALLA DE PERFORACION
CORTE O CUELE AYUDAS CUADRADORES ALZAS ARRASTRES
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2.2. CORTE O CUELE
Es la abertura que se forma primero en un frente, mediante algunos taladros que ocupan generalmente la parte central del trazo, que tienen una disposición especial y son los que hacen explosión primero, el objeto de hacerse en primer lugar el corte, es formar una cara libre, a fin de que la acción del resto de los taladros del trazo sea sobre más de una cara libre, con lo que se conseguirá una gran economía en el número de taladros perforados y en la cantidad de explosivos. 2.3. TIPOS DE CORTE O CUELE
Hay varios tipos de corte, que reciben diferentes nombres, según su forma, pero todos los tipos de corte podemos agruparlos en tres:
a. CORTES ANGULARES
b. CORTES PARALELOS
c. CORTES COMBINADOS
a. CORTES ANGULARES, se llama así a los taladros que hacen un ángulo con el frente donde se perfora, con el objeto de que al momento de la explosión formen un cono de base (cara libre) amplia y de profundidad moderada que depende del tipo de terreno; entre los cortes angulares tenemos:
Corte en cuña o corte en V Corte pirámide
a.1. Corte en Cuña o Corte en V
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Está formado por 2 ó más taladros que forman una “V”, debe ser perforada en forma simétrica a ambos lados del eje del túnel, separados por una distancia considerable, tendiendo a encontrarse en la parte central.
El ángulo que forman los taladros con el frente varía de 60 a 70°.
Es preciso que la profundidad del cuele sea por lo menos 1/12 más largo que la perforación del resto de taladros.
Ventajas:
• Menor consumo de explosivos.
• Perforación relativamente fácil.
• Trabaja bien en terrenos suaves y semiduros.
• Aplicable a secciones de hasta 6’x7’.
Desventajas:
• El avance máximo que se puede alcanzar es el ancho de la galería.
• Cuanto más largo sea el avance se cae en desviaciones en la perforación. • En terrenos duros se requiere más perforaciones en “V”
b.2.CORTE EN PIRAMIDE
Está formado por 3 ó 4 taladros que se perforan y tienden a encontrarse en el fondo. La voladura formará una abertura parecida a un cono o pirámide DESVETAJA:
Dificultad en la perforación pues es difícil encontrar el ángulo agudo al fondo de la perforación.
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b. CORTES PARALELOS
Este corte consiste en perforar tres o más taladros horizontales, que son paralelos entre si y paralelos al eje de la galería; cuanto más duro es el terreno, estos taladros deberán estar más cerca uno del otro. De los taladros que forman el corte o cuele, uno o más se dejan sin cargar con el objeto de que dejen un espacio libre (cara libre)que facilite la salida de los otros taladros que están cargados. El cuele de este tipo más usado es el corte quemado. b.1. CORTE QUEMADO
En estos cueles todos los barrenos se perforan paralelos y con el mismo diámetro. Algunos se cargan con gran cantidad de explosivo mientras que otros se dejan vacíos. Se requiere dejar suficientes taladros sin cargar con el fin de asegurar la expansión de la roca. Todos los taladros del cuele deberán ser 6 pulg. Más profundas que el resto de los taladros del trazo.
Ventajas:
• Es ideal para terrenos muy duros.
• Permite un buen avance.
Desventajas:
• Tiene el inconveniente de que es difícil perforar los taladros tan cerca uno de otros y paralelos.
• Requiere más explosivos que un cuele en “V”. EL NUMERO DE TALADROS
Para Terreno suave, se puede usar 3 cortes en “V” horizontales, 3 alzas, 4 cuadradores y tres arrastres, con un total de 16 taladros, para una galería de 8’x7’, si la galería es de 7’x6’ se podrá usar sólo dos cortes en “V” con lo que tendríamos 14 taladros.
Para terreno duro, en una labor de 8’x7’ se puede hacer 3 cortes en “V” con 5 ayudas, que con los otros taladros puede hacer un total de 21 a 23
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taladros, para un frente menor de 7’x6’ se pueden emplear 20 taladros, suprimiendo la ayuda anterior.
Para terreno muy duro, se usará el corte quemado, formado por taladros paralelos. Para una galería de 8’x7’ tendríamos: un corte quemado de 6 taladros en 2 filas, de los cuales 3 se cargan y 3 no se cargan, o, si es demasiado duro 4 se cargan y 2 no se cargan; luego 4 primeras ayudas y después otras 6 ayudas, que con los demás taladros harán un total de 26.
3. Línea Base - Sistema No Eléctrico
Los diagramas de perforación contaban con un número total detaladros entre 36 y 33 para sectores de mineral y desmonte, respectivamente sin embargo, en algunas oportunidades se perforaban hasta 39 taladros en zonas altamente mineralizadas
.
Secuencia de Iniciación, se aprecia las secuencias de salida con sistemas no eléctricos (LP).
Proceso con Detonador Electrónico
Diagrama de Disparo Base con detonación electrónica: Secuencia de Iniciación
El rango de tiempos que nos permite utilizar el sistema electrónico (0 a 10000ms), con mínima dispersión y elevada exactitud, permite optimizar el proceso de secuenciamiento de las voladuras 8 generando beneficios aguas abajo en el proceso minero.
Proceso con Detonador Electrónico
Secuencia de Iniciación I:
Sectores Principales:
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• Arranque. Diferencia 200ms.
• Ayudas. Diferencia 100 ms.
Sectores secundarios:
• Cajas. 150 ms
• Coronas. 5 ms.
• Piso. 100 ms.
Secuencia de Iniciación II:
Sectores Principales:
• Arranque. Diferencia 300ms.
• Ayudas. Diferencia 200 ms.
Sectores secundarios:
• Cajas. 150 ms.
• Coronas. 5 ms.
• Piso. 100 ms.
Voladura Híbrida
Los taladros de arranque se iniciaron con un retardo de 200ms, los taladros de ayuda con 150ms y luego con 100ms. La secuencia de salida de los taladros de ayuda es finalizada con iniciadores no eléctricos. Los taladros del perímetro y de la corona son iniciados con detonadores electrónicos, secuenciados con un tiempo de 5ms de retardo entre ellos.
Línea base
Frente Completa
El levantamiento del caso base se construyó a partir de voladuras realizadas en mineral y desmonte. Todas las voladuras se realizaron en el nivel 1100 de la mina.
Diagrama de peroración y voladura
Los diagramas de perforación contaban con un número total de taladros entre 36 y 33 para sectores de mineral y desmonte respectivamente sin embargo en algunas oportunidades se perforaban hasta 39 taladros en zonas altamente mineralizadas.
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Para las voladuras en mineral se trabajó con el diagrama de perforación teórico mostrado en la figura y para desmonte se aprecia en la otra figura.
Fig. 1. Diagrama Voladura Mineral Sección 4.0 x 3.5. Mineral Taladros
Cargados: 36
36
Fig. 2. Diagrama Voladura Desmonte Sección: 3.5 x 3.5. Desmonte Taladros
Cargados: 33
Secuencia de iniciación
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En la Tabla 1 se observa las configuraciones de las secuencias de salida de los
taladros utilizada para las voladuras iniciadas con sistemas no eléctricos. La
configuración fue diseñada utilizando iniciadores LP.
Métodos de corte
Corresponden a las formas de efectuar el disparo en primera fase para crear la
cavidad de corte, que comprenden dos grupos:
1. Cortes con taladros en ángulo o cortes en diagonal.
2. Cortes con taladros en paralelo.
1. Corte en cuña de ejecución vertical (wedge cut), corte encuña de ejecución
horizontal (“v” o “w”) y corte piramidal. En los tres casos los taladros son
convergentes hacia un eje o hacia un punto al fondo de la galería a perforar.
2. Corte en abanico (fan cut) con diferentes variantes. En este caso los taladros
son divergentes respecto al fondo de la galería.
3. Cortes combinados de cuña y abanico o paralelo y abanico. La geometría de
arranque logrado con los cortes angulares básicos se muestran en las
siguientes figuras:
Corte en pirámide o diamante (center cut)
Comprende a cuatro o más taladros dirigidos en forma de un haz convergente
hacia un punto común imaginariamente ubicado en el centro y fondo de la labor
a excavar, de modo que su disparo instantáneo creará una cavidad piramidal.
Este método requiere alta concentración de carga en el fondo de los taladros
(apex de la pirámide). Se le prefiere para piques y chimeneas.
Según la dimensión del frente puede tener una o dos pirámides superpuestas.
Con este corte se pueden lograr avances de 80% del ancho de la galería; su
inconveniente es la proyección de escombros a considerable distancia del
frente.
Corte en cuña o en “v” (wedge cut)
Comprende a cuatro, seis o más taladros convergentes por pares en varios
planos o niveles (no hacia un solo punto) de modo que la cavidad abierta tenga
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la forma de una cuña o “trozo de pastel”. Es de ejecución fácil aunque de corto
avance especialmente en túneles estrechos, por la dificultad de perforación.
La disposición de la cuña puede ser en sentido vertical horizontal. El ángulo
adecuado para la orientación de los taladros es de 60° a 70°. Es más efectivo
en rocas suaves a intermedias, mientras que el de la pirámide se aplica en
rocas duras o tenaces.
Corte en cuña de arrastre (drag o draw cut)
Es prácticamente un corte en cuña efectuado a nivel del piso de la galería, de
modo que el resto del destroce de la misma sea por desplome. Se emplea poco
en túneles, más en minas de carbón o en mantos de roca suave.
Corte en abanico (fan cut)
Es similar al de arrastre pero con el corte a partir de uno de los lados del túnel,
disponiéndose los taladros en forma de un abanico (divergentes en el fondo).
También se le denomina “corte de destroce” porque se basa en la rotura de
toda la cara libre o frente de ataque del túnel. Poco utilizado porque requiere
decierta anchura para conseguir unavance aceptable.
Corte combinado de cuña y abanico
Usualmente recomendado para roca tenaz y dura, hasta elástica. Útil y muy
confiable, aunque es difícil de perforar.
Cortes en paralelo
Como su nombre lo indica, se efectúan con taladros paralelos entre sí. Se han
generalizado por el empleo cada vez mayor de máquinas perforadoras tipo
Jumbo, que cuentan con brazos articulados en forma de pantógrafo para
facilitar el alineamiento y dar precisión en la ubicación de los mismos en el
frente de voladura.
Los taladros correspondientes al núcleo y a la periferia del túnel también son
paralelos en razón de que es virtualmente imposible perforar en diagonal con
estas máquinas. Todos tienen la misma longitud llegando al pretendido fondo
de la labor.
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El principio se orienta a la apertura de un hueco central cilíndrico, que actúa
como una cara libre interior de la misma longitud que el avance proyectado
para el disparo. La secuencia de voladura comprende tres fases; en la primera
son disparados casi simultáneamente los taladros de arranque para crear la
cavidad cilíndrica; en la segunda, los taladros de ayuda del núcleo rompen por
colapso hacia el eje del hueco central a lo largo de toda su longitud, ampliando
casi al máximo la excavación del túnel, tanto hacia los flancos como hacia el
fondo; por último salen los taladros de la periferia (alzas, cuadradores y
arrastres del piso) perfilando el túnel con una acción de descostre.
El perfil o acabado final de la pared continúa del túnel, depende de la estructura
geológica de la roca, básicamente de su forma y grado de fisuramiento natural
(clivaje, diaclasamiento, estratificación) y de su contextura.
El hueco central debe tener suficiente capacidad para acoger los detritos
creados por el disparo de los primeros taladros de ayuda, teniendo en cuenta el
natural esponjamiento de la roca triturada, de modo que se facilite la expulsión
(trow) del material de arranque, después de las segundas ayudas y los taladros
periféricos.
Para diferentes diámetros de taladros se requieren diferentes espaciamientos
entre ellos. Es importante la precisión de la perforación para mantener estos
espacios y evitar la divergencia o convergencia de los taladros en el fondo con
lo que puede variar el factor de carga. La densidad y distribución de la columna
de explosivo, en muchos casos reforzada, así como la secuencia ordenada de
las salidas son determinantes para el resultado del corte.
Usualmente los taladros de arranque se disparan con retardos de milisegundos
y el resto del túnel con retardos largos, aunque en ciertos casos los
microretardos puede ser contraproducente.
Estos cortes son aplicados generalmente en roca homogénea y competente,
son fáciles y rápidos de ejecutar pero como contraparte no siempre dan el
resultado esperado, ya que cualquier error en la perforación (paralelismo y
profundidad), en la distribución del explosivo o el método de encendido se
reflejará en mala formación de la cavidad, o en la sinterización (aglomeración)
de los detritos iniciales que no abandonan la cavidad a su debido tiempo,
perjudicando la salida de los taladros restantes. Si la carga explosiva es
demasiado baja, el arranque no romperá adecuadamente, y si es muy elevada
la roca, puede desmenuzarse y compactar, malogrando el corte lo que afectará
todo el disparo.
Además del corte cilíndrico con taladros paralelos se efectúan otros esquemas,
como el corte paralelo escalonado, con el que se consigue un hueco o tajada
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inicial de geometría cuadrangular y de amplitud igual al ancho de la labor, cuyo
desarrollo comprende un avance escalonado por tajadas horizontales o
escalones, con taladros de longitudes crecientes intercalados, que se disparan
en dos fases.
El disparo de la primera fase rompe la mitad del túnel por desplome, dejando
un plano inclinado como segunda cara libre, sobre la que actuarán los taladros
de la segunda fase por acción de levante. Estos cortes son adecuados para
rocas estratificadas, mantos de carbón, rocas fisuradas o incompetentes.
Tipos de cortes paralelos
Los esquemas básicos con taladros paralelos son:
- Corte quemado.
- Corte cilíndrico con taladros de alivio.
- Corte escalonado por tajadas horizontales.
Todos ellos con diferentes variantes de acuerdo a las condiciones de la roca y
la experiencia lograda en diversas aplicaciones.
Corte quemado
Comprende un grupo de taladros de igual diámetro perforados cercanamente
entre sí con distintos trazos o figuras de distribución, algunos de los cuales no
contienen carga explosiva de modo que sus espacios vacíos actúan como
caras libres para la acción de los taladros con carga explosiva cuando detonan.
El diseño más simple es de un rombo con cinco taladros, cuatro vacíos en los
vértices y uno cargado al centro. Para ciertas condiciones de roca el esquema
se invierte con el taladro central vacío y los cuatro restantes cargados.
También son usuales esquemas con seis, nueve y más taladros con
distribución cuadrática, donde la mitad va con carga y el resto vacío,
alternándose en formas diferentes, usualmente triángulos y rombos. Esquemas
más complicados, como los denominados cortes suecos, presentan secuencias
de salida en espiral o caracol.
Como los taladros son paralelos y cercanos, las concentraciones de carga son
elevadas, por lo que usualmente la roca fragmentada se sintetiza en la parte
profunda de la excavación (corte). Esto no permite las condiciones óptimas
para la salida del arranque. Lo contrario ocurre con los cortes cilíndricos. Los
avances son reducidos y no van más allá de 2,5 m por disparo, por lo que los
cortes cilíndricos son preferentemente aplicados.
Corte cilíndrico
Este tipo de corte mantiene similares distribuciones que el corte quemado, pero
con la diferencia que influye uno o más taladros centrales vacíos de mayor
diámetro que el resto, lo que facilita la creación de la cavidad cilíndrica.
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Diseño básico para voladura subterránea en túnel
El trazo o diagrama de distribución de taladros y de la secuencia de salida de
los mismos presenta numerosas alternativas, de acuerdo a la naturaleza de la
roca y a las características del equipo perforador, llegando en ciertos casos a
ser bastante complejo.
Distribución y denominaciónde taladros
Los taladros se distribuirán en forma concéntrica, con los del corte o arranque
en el área central de la voladura, siendo su denominación como sigue:
Arranque o cueles
Son los taladros del centro, que se disparan primero para formar la cavidad
inicial. Por lo general se cargan de 1,3 a 1,5 veces más que el resto.
Ayudas
Son los taladros que rodean a los taladros de arranque y forman las salidas
hacia la cavidad inicial. De acuerdo a la dimensión del frente varía su número y
distribución comprendiendo a las primeras ayudas (contracueles), segundas y
terceras ayudas (taladros de destrozo o franqueo). Salen en segundo término.
Cuadradores
Son los taladros laterales (hastiales) que forman los flancos del túnel.
Alzas o techos
Son los que forman el techo o bóveda del túnel. También se les denominan
taladros de la corona. En voladura de recorte o smooth blasting se disparan
juntos alzas y cuadradores, en forma instantánea y al final de toda la ronda,
denominándolos en general, “taladros periféricos”.
Arrastre o pisos
Son los que corresponden al piso del túnel o galería; se disparan al final de
toda la ronda.
Distancia entre taladros
Se determinan como consecuencia del número de taladros y del área del frente
de voladura. Normalmente varían de 15 a 30 cm entre los arranques, de 60 a
90 cm en los de ayuda y de 50 a 70 cm entre los cuadradores. Como regla
práctica se estima una distancia de 2 pies (60 cm) por cada pulgada de
diámetro de la broca.
Los taladros periféricos (alzas y cuadradores) se deben perforar a unos 20 a 30
cm del límite de las paredes del túnel para facilitar la perforación y evitar la
sobrerotura. Normalmentese perforan ligeramente divergentes del eje del túnel
para que sus topes permitan mantener la misma amplitud de sección en la
nueva cara libre a formar.
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Longitud de taladros
Será determinada en parte por el ancho útil de la sección, el método de corte
de arranque escogido y las características del equipo de perforación. Con corte
quemado puede perforarse hasta 2 y 3 m de profundidad; con corte en “V” solo
se llega de 1 a 2 m. de túneles de pequeña sección. Para calcular la longitud
de los taladros de corte en V, cuña o pirámide se puede emplear la siguiente
relación:
L= 0,5 x √S
Dónde:
S: es la dimensión de la sección del túnel en m2
Cantidad de carga
Depende de la tenacidad de la roca y de la dimensión del frente de voladura.
Influyen: el número, diámetro, profundidad de los taladros y el tipo de explosivo
e iniciadores a emplear.
Se debe tener en cuenta que la cantidad de explosivo por m2 a volar,
disminuye cuanto más grande sea la sección del túnel y aumenta cuanto más
dura sea la roca.
En términos generales puede considerarse los siguientes factores en kg de
explosivos/m3 de roca. En minería los consumos de dinamita varían
generalmente entre 300 a 800 g/m3. Como generalidad, pueden considerar los
siguientes factores para:
En donde podemos considerar:
- Rocas muy difíciles: granito, conglomerado, arenisca.
- Rocas difíciles: arenisca sacaroide, arena esquistosa.
- Rocas fáciles: esquisto, arcilla, esquistos arcillosos, lutita.
- Rocas muy fáciles: arcilla esquistosa o rocas muy suaves.
Valores estimados para galería con una sola cara libre, para disparos con 2
caras libres se pueden considerar valores de 0,4 a 0,6 kg/m3.
5. Concentración de carga de columna (CC) = 0,5 x CF, en kg/m3.
6. Longitud del taco (T) = 0,5 x B, (en arrastres 0,2 x B).
El esquema geométrico general de un corte de cuatro secciones con taladros
paralelos se indica en la siguiente figura.
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La distancia entre el taladro central de alivio y los taladros de la primera
sección no debería exceder de 1,7 x D2 para obtener una fragmentación y
salida satisfactoria de la roca. Las condiciones de fragmentación varían mucho,
dependiendo del tipo de explosivo, características de la roca y distancia entre
los taladros cargados y vacíos.
Para un cálculo más rápido de las voladuras de túnel con cortes de taladros
paralelos de cuatro secciones, se puede aplicar la siguiente regla práctica:
Conclusiones
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Costos de perforación depende del tipo de rocas, maquinas a utilizar, labor a perforar el tamaño altura espesor, accesos todo cuenta con costos requeridos y previos a utilizar
Las rocas a fracturar son de diferentes tipos de dureza tenemos algunas duras como las rocas ígneas, el granito con su mayor composición de cuarzo etc.
Los tipos de cortes en una malla tenemos tiros quemados todos los diámetros de los taladros iguales, corte en cuñas o corte en “V” también corte en abanico cortes combinados.
ANEXOS
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