Informe_Curso_Basico_de_Voladura_Parte_I.pptx

Curso Básico de Voladura
Segunda Parte
Ing. Janira Samanez C.

Capitulo 1:
Conceptos, Parámetros
de Voladura y Diseño de
Voladura

1. Mayor Fragmentación y Menor Vibración
Energía:
1. Crushing - Trituración(1-2Ф)
2. Shearing – Corte
3. Tensile - Tensión
4. Heat Losses (Pérdidas de Calor)
5. KE - Energía Cinética (Fly Rock, Eyección, MuckPile)
6. Vibración
7. Air Blast (Ruido)
Total = 100%
1-2-3 Fragmentación
Si aprovechamos la mayor cantidad de energía en
fragmentación, entonces quedará una menor energía para
ocasionar vibración.

2. Onda P y Onda S
Crushing
Shear Wave
Vs = ½ Vp
Compression Wave
Vp
Shock Wave >>> Vp
Al detonar el explosivo, se produce una
Onda Shock mucho mayor que la Vp,
generando dentro de 2 a 4 veces el
diámetro una pulverización de la roca;
cuando esta Onda Shock se estandariza se
le conoce como la onda de compresión
Vp, inmediatamente aparece la onda de
corte Vs mas o menos a la mitad de la
velocidad de la Vp.
La Vp genera una compresión en la
roca creando pequeñas fracturas
radiales, esto se verá favorecido
cuando existe una cara libre, se
reflejaran las ondas de compresión
como tensión generando mas
fracturas, al encontrase con la Vs se
extenderá estas fracturas para que
conjuntamente con los gases
generados por la detonación
produzcan la fragmentación y
movimiento del material.
Vs
Vp
Free
Face

3. Parámetros de Voladura
H = Altura de Banco
15 m
Sd = Subdrilling
2 m
P = Profundidad
17 m
Nivel del Piso
P : Profundidad
H : Altura de Banco
Sd : Subdrilling
LC : Longitud de Carga
T : Taco
B : Burden
E : Espaciamiento
B = Burden T = Taco
LC = Long de Carga

4. Relación de la Altura de Banco con el Diámetro de
Perforación

El Espaciamiento “E” es la distancia entre taladros de
una misma fila de perforación.
El Burden “B” es la distancia mínima desde el eje de un
taladro a la cara libre.
CARA LIBRE
E B
Vista de Planta
B
5. Burden y Espaciamiento

Si el Burden es reducido, los gases se escapan
y expanden a una velocidad muy alta hacia la cara
libre, impulsando los fragmentos de roca,
proyectándolos en forma incontrolada y
provocando,
además, un aumento en la sobrepresión
aérea y el ruido.
Si el Burden es excesivo, los gases
producto de la detonación encuentran mucha
resistencia para agrietar y desplazar la roca
y parte de la energía se transforma en energía
sísmica, aumentando la intensidad de las
vibraciones.
6. Burden (B)

6. Burden (B)
B = K (D)
6.1.ASH (1963)
K: 20 – 40
D: Diametro (m)
B: Burden (m)

6. Burden (B)
B = (0.3048)(3.15)(D)[de/dr]0.33
6.2.KONYA (1972)
D: Diametro (pulg)
de: Densidad de Explosivo (gr/cm3)
dr: Densidad de Roca (gr/cm3)
B: Burden (m)
B = (0.760)(D)(Fr)(Fe)……D < 9 7/8
6.3.LOPEZ JIMENO (1980)
D: Diametro (pulg)
Vp: Velocidad de Onda P (m/s)
VOD: Velocidad de Detonación (m/s)
B: Burden (m)
B = (0.684)(D)(Fr)(Fe)…....D > 9 7/8
Fr = [(2.7)(3500)/(dr)(Vp)]0.33
Fe = [(de)(VOD2
)/(1.3)(36602
)]0.33

6.Burden (B)
B = (0.3048)(D)(2de/dr + 1.5)
6.4.KONYA (1983)
D: Diametro (pulg)
B: Burden (m)
B = (18.1)(D)0.689
6.5.RUSTAN (1990)
D: Diametro (m)
B: Burden (m)

6.6 Resumen de Burden
de : Densidad de Explosivo = 0.8 gr/cm3
dr : Densidad de Roca = 2.5 gr/cm3
Vp : Velocidad de Onda P = 3600 m/s
VOD : Velocidad de Detonación = 4100 m/s
6. Burden (B)

Espaciamientos excesivos, dan
lugar a una fracturación inadecuada entre las
cargas, acompañadas por problemas de “PATAS”
Espaciamientos muy pequeños, producen
entre las cargas un exceso de trituración y
roturas superficiales.
7. ESPACIAMIENTO (E)

7.ESPACIAMIENTO (E)
La selección del espaciamiento está generalmente relacionada al burden.
E = Ke (B)
Donde:
Ke = 1.0 para taladros secuenciados con retardos largos
Ke = 1.2 a 1.8 para taladros secuenciados con retardos cortos
Ke = 2.0 para iniciación simultanea de taladros
Es recomendable usar una malla trabada, ya que esta
proporciona el rompimiento más efectivo de la roca para un
factor de carga fijo.
Evidencias teóricas y prácticas sugieren que la relación
óptima E/B para voladuras con mallas trabadas está en el
rango de 1.1 a 1.4.
Lo mejor es E = 1.15 B

8. Altura de Banco (H)
Si H/B = 2
Se define como la relación entre la altura del banco y la distancia del burden.
Si la relación H/B es grande, el desplazamiento y fragmentación de la roca es fácil.
Si H/B = 1
8.1.Indice de Rigidez (IR = H/B).
B
H
B
H

Indice de Rigidez (H/B) 1 2 3 4
Fragmentation Pobre Regular Buena Excelente
Ground Vibration Severo Regular Buena Excelente
Flyrock Severo Regular Buena Excelente
Air Blast (Ruido) Severo Regular Buena Excelente
Comentarios
Rediseñe si es
necesario
Problemas de piso. No
se dispare vuelva a
diseñar
Buen Control y
Fragmentación
No hay mayores
beneficios con el
incremento de la IR
arriba de cuatro.
Si H/B = 3
B
H
8.1.Indice de Rigidez (IR = H/B).

El Taco es la longitud en la parte superior del taladro, rellena
con material inerte y tiene por misión confinar y “retener la
energía” en el medio rocoso, para permitir que se desarrolle por
completo el proceso de fragmentación de la roca.
9.Taco (T)
T = 0.7 B
Konya
T: Taco (m)
B: Burden (m)
T = (18-20)D
Lopez Jimeno
T: Taco (m)
D: Diametro (m)
McKenzie
T = (25-30)D T: Taco (m)
D: Diametro (m)

Taco Corto Taco Largo
9.Taco (T)

Taco Optimo
9.Taco (T)

9.Taco (T)
Gravilla mejor que detritus de perforación.
Gravilla mejor que retenedores cónicos.
Características de la Gravilla:
•Tamaño: entre 1 a 2 pulg….Chiapetta
•Tamaño: Ø/10 ó Ø/15……..McKenzie
•Harneado (sin finos)
•Material anguloso, no redondeado.
Escala = 8.6 cm =3.4 pulg
P80 = 3.9 cm = 1.6 pulg

2.5 m
2.5 m
5 m
Tapón Cónico,
Taponex, etc.
10.Tapón Cónico vs Piedra Chancada
Piedra Chancada
Angulosa. 1 – 2 pulg.
Detritus de
Perforación
5 m
No Recomiendo el
uso de éstos
accesorios, como
retenedor de Taco.
Resalta su
aplicación como un
accesorio que evita
la contaminación
del explosivo.
Recomiendo el uso
de piedra
Chancada
Angulosa entre 1 y
2 Pulg. para
cualquier diámetro
de taladro.
5 m
Piedra Chancada
Angulosa. 1 – 2 pulg.
Alternativa, usar
sólo piedra
Chancada
Angulosa en los
primeros metros
(50%- 60% de la
longitud del Taco)

La Sobreperforación “J” es la longitud de
perforación, por debajo del nivel de piso, que se
necesita para romper la roca a la altura del banco y
lograr una fragmentación y desplazamiento
adecuado que permita al equipo de carguío alcanzar
la cota de diseño.
11.Sobreperforación (J)

J = 8 x D
Lopez Jimeno
J: Sopreperforación (m)
D: Diametro (m)
11.Sobreperforación (J)

13.Selección de Tiempos entre Taladros

14.Selección de Tiempos entre Filas

15.Tiempos entre Taladros para Fragmentar
La fragmentación se verá favorecida cuando se aproveche al máximo la
interacción de ondas generadas por dos taladros continuos en una misma
fila.
Para determinar el tiempo óptimo entre taladros en una misma fila y que
permita aprovechar la interacción de ondas, se aplicará los siguientes
modelos:
Chiappeta:
Lagrange:
T =
S
VP
X 600
T =
S
VP
X 2500
Donde:
T = Tiempo entre taladros en una misma fila (ms)
S = Distancia entre taladros en una misma fila (m)
Vp = Velocidad de la Onda de Compresion (m/s)
S = 9.0 m
Vp = 2500 m/s
Chiapetta: T = 2.2 ms
Lagrange : T = 9.0 ms

16.Tiempos Típicos con Sistema Pirotécnico
Tiempos entre Taladros =
17 – 42 ms Tiempos entre Filas =
65 – 109 ms
17.Nuevos Tiempos con Sistema Electrónico
Tiempos entre Filas =
100 – 300 ms
Incrementar según el
Nº de filas (100, 150,
200, 250, 300)
Tiempos entre Taladros =
2 – 5 ms

Mejoramiento de la Fragmentación (Detonadores
Electrónicos, Cámaras de Aire, Stem Carga)
Columna
Explosiva
Stem Carga
Taco
0 ms 0 ms
0 ms
0 ms
0 ms
0 ms
0 ms
18.Mejoramiento de la Fragmentación

Disparar en forma Instantánea o con un tiempo corto
Piso
Pila Alta
Pila Baja
Piso
150 ms
300 ms
42 ms
65 ms
Que Pila Deseas ?
19.Forma de la Pila (material volado)

Capitulo 2:
Objetivos de la Voladura

Normal stemming &
42 ms hole delay
Stem Charge, 2 ms hole
delay & electronic
detonators
Copper Mine in Chile
1.Fragmentación
1.1.Fragmentación gruesa en zona de Taco

Problema
1.2.Fragmentación gruesa en todo el banco

Solución
1.2.Fragmentación gruesa en todo el banco

1.3.Fragmentación gruesa en Trim Blasting
Pared de
Roca, el
disparo de 03
filas solo
empujará esta
roca
preformada,
generando
material
grueso.
Plataforma para
la voladura de 03
filas
“Se debe disparar a todo lo ancho”

03 filas
1.3.Fragmentación gruesa en Trim Blasting

36
 Fracturamiento masivo, en el entorno de la
voladura.
 Creación de nuevas fracturas.
 Dilatación de fracturas existentes, tanto en
espesor como en longitud.
 Disminución de cohesión de bloques insitu.
 Deslizamiento de cuñas.
2. Daño a la Roca

2.1.Daño del Banco Subyacente
Cresta dañada

2.2 Daño a la plataforma adyacente
Sobrequiebre

39
ANTES
2.3 Deslizamiento

40
DESPUES
2.3 Deslizamiento

El daño es proporcional a la Vibración Crítica
2.4.Vibración Critica

Dentro de las propiedades de las Rocas,
existe su capacidad de soportar esfuerzos,
y se conoce como Esfuerzo Dinámico
Máximo.
 = PPV / Vp
 =  / E
 = ( E x PPV ) / Vp
Predicción de Daño
t
p
E
V
*
PPV
t


Diseño de
voladura
Propiedades
de la Roca
Criterio de Daño (PPV Critico)

CRITERIO DE DAÑO
E
VP
T
CRITICA
PPV 
 
P
V
PPV


 Deformación inducida
PPV Velocidad de partícula Critica (mm/s)
VP Velocidad de propagación de la onda P (m/s)
 T Resistencia a la tracción Dinámica de la roca (Mpa)
E Modulo de Young Dinámica de la roca (Mpa)
Tipo de Zona
En este se supera ampliamente la resistencia a la tracción de la roca
y se produce una zona de intenso fracturamiento, la cual se extiende
hasta el límite de 4 PPV crítica.
En este se supera la resistencia a la tracción de la roca y se produce
una zona de creación de nuevas fracturas, la cual se extiende
hasta que se alcanza el límite de PPV crítica.
En esta zona no se supera la resistencia a la tracción de la roca
y sólo se produce una zona de extensión de fracturas preexistentes,
que se extiende hasta que se alcanza el límite de PPVcrítica/4
PPVc < Zona 1 < 4 PPVc
PPVc/4 < Zona 2 <= PPVc
Zona 3 < PPVc/4
Descripción del daño inducido en el macizo rocoso

ONDA P (m/s)
2761.9
PPVcritico =
PPVcritico= 1075.44 m/s

Diagrama Modelo de Monte Carlo
Salida
Simulación de
Voladuras
Variables de
Entrada
Onda Elemental
Modelo de Vibración
Velocidad de Propagación
Diseño de Voladura
Análisis de Covarianza
Modelo
de
Monte
Carlo

Eliminar Subdrilling
para no dañar las crestas
3.Precorte y Buffer

3.1.Precorte
Espaciamiento pequeño
Diámetro pequeño
Cargas Desacopladas
Disparar los taladros simultáneamente

4.Simulación de Onda Elemental
A1
t
t
A1
A2
A3
A4
Registro de Vibraciones = Suma de Ondas Elementales
t
t
A3
A2 A4
t t
Consiste en encontrar el tiempo
entre taladros “t” de tal manera
que al sumar las ondas
elementales generadas por los
taladros, nos dé un registro de
vibraciones con el menor nivel
de vibraciones.
Taladros con un retardo “t”
Menor nivel de vibraciones encontrado con
el tiempo entre taladros “t”

Onda Elemental
Registro de Onda Elemental
El registro muestra claramente la onda elemental separada del resto de la voladura
en los tres componentes Tran, Vert y Long.

5. Tiempo entre taladros para disminuir las vibraciones
Se construyó una gráfica con los valores del
Vector Suma vs Tiempo entre Taladros
El menor movimiento se obtiene con un
tiempo entre taladros de 19 ms.

6.Secuencia para disminuir las vibraciones
Talud
Crear filtro de
vibraciones
Usar tiempos para fragmentar: 04
ms, 05 ms, 06 ms
Usar tiempos para disminuir vibraciones:
determinados por onda elemental

Al detonar estos taladros encontrarán roto con dirección al talud, filtrando las vibraciones.
Talud
6.Secuencia para disminuir las vibraciones

7.FLYROCK
Causa: burden primera fila muy pequeño
Burden Reducido
J. Floyd
Flyrock
Burden

7.FLYROCK
J. Floyd
Causa: burden muy grande
taco
Flyrock
Burden grande

7.FLYROCK
J. Floyd
Causa: Taco muy pequeño
taco
Flyrock
Burden

D
L = Longitud de la carga W
L = 10 Ø
D = Distancia de la
superficie al centro
de la carga W.
D = T + 0.5 L
W = kg de explosivos en
la parte superior de la
columna explosiva,
equivalente a una
longitud de 10 veces el
diametro del taladro.
Surface
L
7.1.Profundidad Escalada de Entierro (SD)
SD =
D
W1/3
T
Taco
Ø
W

SD = 0 – 0.60
0.64 – 0.88
0.92 – 1.40
1.44 – 1.80
1.84 – 2.40
2.40 +
Metric Units
(m/Kg1/3)
Significance of SD (Scaled Depth of Burial)
Uncontrolled Energy
Violent flyrock, airblast,
noise and dust.
Very fine fragmentation.
Good craters.
Controlled Energy
Good fragmentation.
Maximum volume of broken
rock in collar zone.
Acceptable vibration/airblast.
Good heave and muck pile
mound.
Larger fragmentation.
Reduced volume of broken
rock in collar zone.
Acceptable vibration/airblast.
Reduced heave and muck pile
mound.
No flyrock.
Very Controlled Energy
Small surface
disturbance
Insignificant
surface effects
Minimal Surface Effects
No
breakage
zone

Densidad de Explosivo = 1.31 g/cc
Diametro del Taladro = 12 1/4 pulg
Taco = 6.0 m
Calcular SD con los siguientes datos:
L = 10 Ø = 10 x 311 mm = 3.11 m
DCL = 0.507 x 12 ¼ x 12 ¼ x 1.31 = 99.67 kg/m
W = DCL x L = 99.67 x 3.11 = 310.11
W1/3 = (310.11)1/3 = 6.77
D = T + (0.5 L) = 6.0 + (0.5 x 3.11) = 7.56 m
SD = D / W 1/3 = 7.56 / 6.77 = 1.12
SD = 1.12 (Energía Controlada)

Densidad de Explosivo = 1.31 g/cc
Diametro del Taladro = 12 1/4 pulg
Calcular el Taco para no exista FlyRock:
L = 10 Ø = 10 x 311 mm = 3.11 m
DCL = 0.507 x 12 ¼ x 12 ¼ x 1.31 = 99.67 kg/m
W = DCL x L = 99.67 x 3.11 = 310.11
W 1/3 = (310.11)1/3 = 6.77
D = SD x W1/3 = 1.20 x 6.77 = 8.12 m
T = D – (0.5 L) = 8.12 – (0.5 x 3.11) = 6.57 m
Definir un SD para que no exista Flyrock : 1.20
Alternativa: D = SD x W1/3
T = 6.57 m

Esponjamiento. Corresponde al aumento de volumen que experimenta el material volado a
causa de disparo. Se calcula como:
E = 100* (Vf– Vi)
Vi
Donde:
E : Esponjamiento (%)
Vi : Volumen del banco Insitu (m3)
Vf : Volumen de la pila del material volado (m3)
8.ESPONJAMIENTO

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