TronSubtecorr.pdf

PERFORACION Y TRONADURA
SUBTERRANEA
DIMIN. USACH
Profesor : Humberto Henríquez Alfaro

Perforación
• Introducción:
• En la minería y en todos aquellos trabajos de
Construcción en que se debe extraer rocas, la
primera fase de las operaciones a realizar, es la
perforación de las rocas y que consiste en
taladrar las rocas de acuerdo a un sistema
predeterminado de ubicación de cada uno de
los taladros, los cuales posteriormente son
cargados con una cierta cantidad de explosivos
escogidos, calculados previamente, y tronados
para el quebrado de la roca.

Usos
• La perforación se sigue utilizando en el mundo moderno,
el empleo de ella impacta el desarrollo económico de un
País, se utiliza preferentemente en la explotación de las
minas metálicas y no metálicas (subterráneas y a cielo
abierto), existentes en el mundo, como también en la
construcción de proyectos tales como : Construcción de
caminos, grandes carreteras vías de ferrocarriles (por
superficies y subterráneos), represas hidroeléctricas,
canales para regadío, canales para la navegación, en la
excavación de fundaciones de grandes edificios, en la
exploración petrolera y minera en la captación de aguas
subterráneas en la construcción de muelles, etc.

Componentes
• Para perforar se necesitan varios componentes siendo
los principales la máquina perforadora, los aceros de
perforación, accesorios, y equipos que generan energía
( aire comprimido o energía óleo-hidráulica, energía
eléctrica) además de un liquido barredor para extraer los
detritus que origina la herramienta de corte al perforar.
• Hay diferentes tipos de máquinas perforadoras partiendo
desde las manuales hasta las montadas en grandes
estructuras que pueden ser camiones, carros especiales
montados sobre orugas, jumbos de diferentes tipos de
acuerdo a la operación a que estarán destinados y eso
dependerá a la dirección de cada taladro a perforar.

Historia
• Antiguamente, los aborígenes de nuestro País horadaban las rocas
con otras de mayor dureza, empleándolas
• como mazo, posteriormente con la invasión de los Incas, ocuparon
las nuevas herramientas que ellos introdujeron, principalmente
barrenos como los actuales cinceles y otras en forma de martillo
todas hechas en cobre metálico las cuales tenían un tratamiento
térmico que endurecían el cobre y que actualmente aún es
desconocido, no se sabe, como llegaron a lograr ese resultado.
• Las máquinas perforadoras manuales, recién se empezaron a
utilizar a mediados del siglo 19, anteriormente se usaban barrenas,
las cuales eran golpeadas con martillos. Se utilizó bastante en la
perforación descendente barrenos de mayor peso y tamaño los
cuales eran alzados con algún sistema dejándolos caer libremente.

Sistema antiguo de perforaciòn
Percusión

Historia
• En Estados Unidos durante la excavación del canal de Michigan en
Illinois en el año 1838, el señor Isaac Singer ideó y construyó varias
perforadoras, para aplicarlas solamente en los sistemas
descendentes de perforación, en otras palabras las barras de gran
peso y tamaño eran levantadas por un pistón accionado con vapor,
pero Su caída era libre.
• En 1849 un señor de apellido Caugh de Filadelfia, patentó una
perforadora que tenía una válvula automática que controlaba el
recorrido del pistón, con esto la máquina eliminaba la gravedad
para golpear la barrena-
• En 1851 J.M. Fowle, fabricó la primera máquina con rueda de
trinquete. El mismo año un señor de apellido Cave fabricó un
máquina perforadora que podía ser accionada con vapor o también
con aire, pero la rotación de esta máquina era controlada
manualmente.

Historia
• En 1856 se inició el primer túnel ferroviario en Estados Unidos, en
Su construcción se utilizaron máquinas perforadoras y como
explosivo dinamita, elemento recién conocido en esa época. El
túnel fue bautizado como Hoosac en el Estado de Massachussets y
fue terminado en el año 1873 con un desarrollo de 8.802 mts. Se
emplearon perforadoras recién salidas al mercado de la época,
proveniente de la fábrica Burleigh Rock Drill Co.
• Años antes, en 1868 el señor Charles Burleigh le compró la patente
al señor Fowle, creando de esta manera la primera fábrica de
perforadoras.
• En 1871, don Simón Ingersoll desarrolló una máquina montada
sobre un trípode, permitiendo con facilidad perforar en cualquier
dirección, teniendo movimientos horizontal y vertical.

Historia
• Posteriormente George Lyner introdujo el martillo perforador,
produciendo un rechazo de los mineros por la gran cantidad de
polvo que producía, en 1887 hizo varias modificaciones pero tuvo
que realizar experimentaciones con barras huecas entre 1894 y
1898 a las cuales le introdujo aire y agua solucionando el problema
del polvo.
• El primer soporte neumático lo creó C. H. Shaw y lo adaptó a las
máquinas Lyner en la ciudad de Denver, para aplicarlos en algunas
minas de Colorado para trabajos de realce en caserones. A este
conjunto se le llamó stoper
• Las máquinas perforadoras habían evolucionado enormemente y
ya contaban con características técnicas avanzadas, como rotación
automática por aire, lubricación automática, aumentaron el número
de golpes del rango 300-400 golpes por minuto, al rango de 1600 a
2000 golpes por minuto. Las perforadoras eran más livianas, por lo
cual las podía maniobrar un solo hombre

Historia
• En 1912 la compañía Ingersoll Rand compró las patentes a George
Lyner que estaban vigentes hasta 1914.
• Posteriormente salieron al mercado otras marcas. Por ejemplo Atlas
Copco fabricó sus primeras máquinas perforadoras por el año 1917,
ellos antes habían importado máquinas neumáticas de Estados
Unidos en l888.
• Las perforadoras han seguido evolucionando, aprovechando
nuevos materiales en Su construcción para hacerla más livianas y
también más económicas.
• Actualmente existen diferentes tipos y marcas de perforadoras
manuales, cuyo tamaño depende del trabajo a realizar, pueden ser
neumáticas, o eléctricas y en algunos casos accionadas
mecánicamente. También existen máquinas perforadoras de mayor
tamaño que van montadas en deslizadores y carros especiales,
predominando actualmente las máquinas hidráulicas que utilizan
aceites especiales y que son bombeados desde estanques
ubicados estratégicamente por bombas accionadas eléctricamente.

Los sistemas de penetración de
rocas que han sido desarro-
llados y clasificados por orden
de aplicación son:
A.- Mecánicos:
Percusión
Rotación
Rotopercusión
Rotoabrasivo
B.- Térmicos: Soplete o
lanzatérmica
Plasma
Fluido Caliente
Percusión
Sistemas de perforación

Sistemas de perforación
C.- Hidráulicos: Chorro de agua
Erosión
Cavitación.
D.- Sónicos: Vibración de alta frecuencia
E.- Químicos: Micro voladura
Disolución
F.- Eléctricos: Arco eléctrico
Inducción Magnética
G.- Sísmicos: Rayo láser
H.- Nucleares: Fusión
Fisión

Teoría
• Perforación minera
La perforación se basa
en concentrar una
cantidad de energía en
una pequeña superficie,
para vencer la resistencia
de la roca, aprovechando
el comportamiento que
ellas tienen a la deforma-
ción, pasan del estado
elástico a frágil, quebrán-
dose rápidamente.
• Deformación unitaria
Kg/cm2
Endentación
Fuerza

Diagrama
• Diagrama de deformación elástico - frágil,
al romperse una roca utilizando una broca
tipo cincel.
• En esta curva podemos observar que
tiene una pequeña deformación cayendo
rápidamente producto del quiebre de la
roca, originando el diagrama
elástico - frágil.

Percusión
1.- Perforación por Percusión.
Consiste en golpear la roca con una
herramienta la cual tiene un bit en el
extremo y en cada golpe que da, ejerce
una fuerza constante sobre la superficie
de la roca formando un cráter para luego
penetrarla y lograr de esta manera la
perforación deseada.

Percusión
La Drilling Research Inc., utilizando una cámara de alta velocidad y
medidores de tensión muy cerca del filo del bit, logró establecer los
siguientes pasos en el mecanismo del fracturamiento de la roca.
• a) Deformación elástica de la roca, con trituración de las irregularidades.
• b) Formación de grietas principales, con trituración de la cuña central de
la roca ubicada bajo el filo del bit. La transmisión radial de la fuerza,
produce tensiones tangencia-les que aumentan con la presión del filo,
hasta llegar a superar la resistencia de la roca, generando grietas a
partir del filo.
• c) Propagación de grietas secundarias con formación de astillas.
• d) La secuencia se repite una y otra vez hasta que se disipa toda la
energía del impacto.
• e) Desplazamiento de los detritus con formación de cráter expulsados
por el rebote del bit y por la acción del flujo barredor.

Onda de Percusión
• La energía cinética es transmitida desde la
perforadora a través de la barra hasta el inserto
fabricado de carburo de tugsteno y de este a la
roca, produciendo los diferentes pasos ya
explicados anteriormente. El pistón de la
perforadora al golpear la espiga del barreno,
produce una onda de choque que se transmite
por la barra.
.

Percusión
• La velocidad de la onda de choque es de
aproximadamente de 5000 mts/seg (Igual
a la velocidad del sonido en el acero).
Generalmente las perforadoras
neumáticas tienen una frecuencia de
impactos de alrededor de 3000
golpes/min., lo que significa que la
distancia entre las ondas de choque es de
100 mts.

Onda de Percusión
• La forma de la onda de choque está
determinada por la velocidad de impactos,
forma del pistón y la geometría de la barrena. La
amplitud de la onda de choque también
depende de la velocidad de impacto. Todo esto
significa que si la cabeza del pistón tiene un
diámetro grande, la Amplitud también será
grande por lo tanto el nivel de trabajo también
será alto y esto se traducirá en una menor
duración del barreno.

Onda de Percusión
• La amplitud de la onda es directamente
proporcional al diámetro del pistón del
perforadora neumática

Máquinas
Percusión Rotopercusión

Perforación Rotatoria
Perforación Rotatoria. La penetración en la roca se debe al
fracturamiento de élla originado por una fuerza sobre el bit,
acompañado de un par que lo hace girar, quebrando la roca que
está en contacto bajo la herramienta de corte.
• La energía es transmitida por los tubos hasta el bit, que puede ser
de botones (trépano) o de insertos de carburo de tugsteno. En el
primer caso la perforación se le denomina Rotación - Trituración, y
en el segundo caso la perforación se le denomina perforación
Rotación - Corte.
• El motor de rotación de una máquina para perforar con tricono debe
ser accionada hidráulicamente, que regula velocidades en forma
continua y escalonada. Las velocidades normales de trabajo fluctúa
entre 50 a 90 r.p.m.
• Cuando se trabaja con bit de plaquitas la velocidad de rotación más
empleada es de 80 r.p.m., dependiendo exclusivamente de la
naturaleza de la roca

El mecanismo básico del fracturamiento de la roca observado durante la
|Perforación rotatoria utilizando un bit tipo cincel o drag bit, fue el siguiente:
a) Deformación elástica.
b) Trituración: pulverización de la roca en contacto con el bit
c) Astillamiento y trituración: Al superarse la resistencia de la roca al cizalle
se desprenden astíllas, permitiendo un rápido giro de la broca para
impactar violentamente contra la roca sólida, repitiéndose el ciclo.
d) Astilla mayor : poco a poco se forma una gran mordedura que
termina por ceder bruscamente, dando origen a una gran astilla, que
deja prácticamente libre por un buen trecho al bit, volviendo a
reiniciarse un nuevo ciclo semejante al anterior.

Cuando se perfora
con triconos de
botones, se requiere
una gran fuerza de
avance de alrededor
entre 2 a 3,5
Ton/pulg.
Se utiliza en la
perforación de
bancos en minas
Rajo Abierto

Rotopercusión
Perforación Rotatoria –
Percusiva:
Es una combinación de las dos
anteriores.
En la perforación de roca existen
las fases de:
• Destrucción de la roca
• Barrido. Extracción de las
partículas o detritus por medio de
un flujo barredor, que puede ser
aire, agua, o un fluido especial
preparado, de acuerdo al sistema
de perforación empleado.
Actualmente las perforadoras
electro hidráulicas son roto
percusivas, además de las
perforadora de fondo (martillos
DTH)

Rotopercusión
Martillo DTH
26”
5”1/2

Evolución en el Tiempo de los
Equipos de Perforación
20
40
60
80
100
120
140
160
180
1910-20 -30 -40 -50 -55 -63 -73 -77 -90 -99
M étodo S ueco
M ecanización
M artillos H idráulicos
m /h
V e lo cida d d e pe netra ció n en el tiem p o
R oc a G ra nito

Métodos Mecánicos de Perforación
M etodo
M etodo de
de perforacion
perforacion y
y quem ada
quem ada
M etodos m ecanicos
M etodos m ecanicos
Fuente: SandvicBafco

Jumbo de un Brazo
Las máquinas óleo hidráulicas se consideran máquinas roto
percusivas por tener motor de rotación independiente

Perforadora Hidráulica
Sarta típica para jumbos en desarrollo horizontal

Características de Perforadora 1838

Características de los Simbas

Aceros
Bit 05
Barra
Escareador
Copla o
manguito
Culatín o adaptador de culata

Sarta de aceros perfor. avances

Trépanos para rocas blandas
Botones tipo balines, para
terrenos blandos, calizas blandas
y material no consolidado, semi
compacto. Los botones son
alargados y más separados
Los dientes son más cortos que los
anteriores, para formaciones tales
como: aluvio, calizas, areniscas,
dolomitas, monzonitas, esquistos,

Trépanos para rocas duras
Para formaciones semi duras, roca
secundaria, caliza, cobre porfíirico
Diseñado para roca granítica, para
cuerpos de fierro de dureza media

Trépano para rocas duras
Está diseñado para formaciones
muy duras tales como diques,
granitos de cristalización fina,
cuerpos de hierro competentes.
Si observamos las filas de los
botones, el espaciamiento entre
ellos es menor que en cualqiuera
de los otros trépanos. Los botones
son más redondeados y de alta
dureza, además los rodamientos
de los conos son de alta calidad,
para que tengan una mayor vida
operativa
Trépano de alta penetración en
formaciones rocosas muy duras

Características de un trépano

Daños de los aceros
• Percusión en vacío, producto de una baja presión de empuje o la mala calidad de la
roca
• Temperatura en coplas, producida por la fricción de los aceros, producto de la
retransmisión de energía.(puntos de uniones)
• Sistemas de amortiguación
• Sincronismo de los parámetros, de empuje, percusión y rotación
• Un mal apoyo de la viga al perforar, especialmente al empatar
• Movimientos de la viga durante la perforación que pueden ser nefasto para los
aceros
• Una mal alineamiento de la barra produce un daño también de centralizadores
• Una mala posición de la viga con relación a los tiros del diagrama en perforación
frontal
• Un mal control del paralelismo de los taladros
• Un barrido deficiente
• Una mal operación del procedimiento de empate
• Una mala elección de los aceros para ese tipo de roca
• Una sobre perforación de los bits
• Rectificación de los Bit de mala forma o sin los instrumentos para un correcto afilado

Causales de daños en los aceros
OPERACIONES INCORRECTAS
z Empate incorrecto
‰ No apoyar la viga contra el
cerro
‰ Orientar la viga al momento del
empate
‰ Empatar con máxima potencia
incorrecto
correcto

Causal de daños en Aceros
S IG N O S D E E X C E S O D E P R E S IÓ N D E
A V A N C E
‰ S e o b serva fle xió n en la
b arra
‰ O scilació n co n stan te d e
m an ó m etro d e ro ta ció n
‰ T iro n eo en m o vim ien to d e
a van c e

Causales de baja a los aceros
• Causales de Baja Para los Bit
• Por Botón saltado que puede ser por mala fabricación del Bit, por una baja presión
de empuje que provoca falta de contacto entre el Bit y la roca
• Botón quebrado en el fondo producto de una rotación con un alto torque, sobre
perforación, etc.
• Quebrado antes del fondo pude ser provocado por sobre perforación,
• Una sobre perforación, deja los botones muy gastados como para volverlos a afilar
• proceso deficiente de fabricación.
• Por una pérdida parcial de matriz, que se produce por una propagación del
agrietamiento lateral de lo orificio del barrido lateral,
• Por una fractura transversal en la zona del hilo producto de una perforación suelta
• Por una fractura longitudinal
• Por pérdida del diámetro causado por una rotación excesiva, un avance elevado y
una roca demasiado abrasiva
• Pegado en la Perforación a causa de formaciones rocosas agrietadas, un barrido
deficiente o un Bit mal afilados

Chequeo de bits
Bit dado de baja Plantilla

Vida útil de los aceros
Afiladora para Bit de
Botones
Accesorios Vida Util mts Perforados
Bit 45 mm 500 Mts
Copla R38 2000 Mts.
Culatín R38 3000 Mts
Barra 14 pies 2000 Mts.
Corona 4” 400 Mts.
A.Piloto R32 400 Mts.

Precios de aceros y algunos costos de
Minas
• AccesoriosPrecio (usd)
• Bit 45 mm 50
• Copla R38 50
• Culatín R38 195
• Barra 14” 125
• Corona 4” 125
• A.Piloto R32 215
COSTO POR METRO ESPERADO V/S REAL
0.25
0.27
0.29
0.31
0.33
0.35
0.37
0.39
Mina Sur Carola Soldado Teniente
MINAS
USD/METROS
ESPERADO
REAL

Rendimientos de Aceros
• Estudio de Rendimientos
Comparación de Rendimientos
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
Mina Sur Carola Soldado Teniente
Minas
Metros
Perforados
copla
culatín
barra

Estudio de aceros en diferentes Minas
• Minas Nombre de Densidad
LaRoca RQD (ton/m3) Textura Relleno
• Minas sur Graniodiorita 70% 2.69 Equigranular Calcita y Arcilla
• Carola Andesita 90% 2.61 Porfídicas Cacita y vetillas y
cuarzo
• El Soldado Andesita 85% 2.72 Porfídica Calcita clorita,
cuarzo y arcillas
• El Teniente Andesita 75-90% 2.86 AfiniticaVetiilas de cuarzo e
Intensa biotización

Distribución de Ventas de Empresas en el
Mercado Top Hammer
DISTRIBUCIÓN TOTAL DEL MERCADO TH
33
35
18
3 4 2 5 SANDVIK
ATLAS COPCO
P&V
ROCK MORE
ROBIT
MITSUBISHI
OTROS

Costo por Metro Perforado
• Desarrollo en 45 mm y barra de 14´de largo : US $ 0.35
• Bolting en 41 mm y barra de 10´ de largo : US $ 0.36

EXPLOSIVOS
¿ Que son los explosivos?
Los explosivos son una mezcla de
sustancias:
- Una Combustible y otra Oxidante.
Al ser iniciado los explosivos, se produce
una reacción química exotérmica de gran
rapidez, generando productos gaseosos a
alta temperatura, que tratarán de ocupar
un volumen mucho mayor

EXPLOSIVOS
Historia de los explosivos
668DC Se descubre la Pólvora
1225 Nitrato de Potasio
1544 Inventó un arma de fuego (Berthold Schwartz)
1600 En sus inicios. Se comienza a utilizar en Europa la
Pólvora en el campo minero
1773 Comienza a utilizarse en E.E.U.U.
1802 Eleuthere i. Dupont, fabrica pólvora para
comercializarla (Wilmington, Delaware)
1836 Williams Bickford inventó los primeros fulminantes.
Método seguro de Ignición

Historia de los Explosivos
1800 Edward Howard, Fulminato de mercurio. ( primer
ingrediente de los fulminantes)
1846 La nitroglicerina. (Químicos Europeos)
1862 Alfred Nobel, inventó la dinamita en cartuchos.
1867 Nobel, creó el fulminante de percusión con
fulminato de mercurio
1907 Se usa Azida en reemplazo del fulminato
1918 Se usa PETN como carga base de los fulminantes
1947 Desastre en Texas. Detonó Nitrato de Amonio (N.A.)
Años 50 Mezclas de NA con carbón, luego reemplazado
por diesel.
1956 Acuagel (Dr. Melvin A. Cook

Años 60 Retardos en milisegundos (ms) de los
detonadores
1965 Gasificación para el control de densidad
1969 Emulsiones y mezclas Anfo –
Emulsiones
1980 Introducción de Anfo Pesado y
Emulsión Encartuchada
Años 90 Comienza el desarrollo de los
detonadores electrónicos.

Años 60 Retardos en milisegundos (ms) de los
detonadores
1965 Gasificación para control de densidad
1969 Emulsiones y mezclas de Anfo -Emulsiones
1980 Introducción de Anfo Pesado y Emulsión
Encartuchada
1990 Comienza el desarrollo de los detonadores
electrónicos
2000 Apex Gold

Clasificación de los Explosivos
Los explosivos se clasifican en:
a.- Explosivos Primarios
- Detonadores (Fulminantes a Fuego y
Electrónicos)
- Dinamitas
- Iniciadores, ej; Pentolitas TNT (50%) +
PETN(50%)
- Cordón Detonante
- HMX, Azida de Plomo

Clasificación de los Explosivos
b.- Explosivos Secundarios
- Anfos
- Anfos Pesados
- Emulsiones (Mezclas , Puras y
Encartuchadas

Tipos de Explosivos
ALMA
ALGODON
PETN
EXPLOSIVO
CAPA DE
ALGODON
CAPA DE
FIBRA
REVESTIMIENTO
PLASTICO

Reacciones de un Explosivo
Un explosivo puede llegar a generar dos tipos de energía
que producen trabajo: energía gaseosa y energía de
choque.
Todas las reacciones explosivas pueden evolucionar
hacia la deflagración, explosión y detonar
Deflagración. Produce:
- Calor, luz, sonido, presión gaseosa.
- VOD < 1000 mts/seg (pólvora negra)
- O puede ser causado por:
a) Explosivo no balanceado, no sensibilizado
b) Ambiente desfavorable (agua, diámetro crítico,
grietas)

Reacciones de un Explosivo
Detonación.- Genera:
- Calor, luz, sonido, presión gaseosa y
energía de choque.
- Gran velocidad de reacción, detonación
autosustentable
- Gran fuerza expansiva

Propiedades de los Explosivos
• Densidad
Peso por unidad de volumen (gr/cm3)
• Volumen de gases.
Litros de gases por kilo de explosivo
• Energía (KCal/ kg)
• Velocidad de Detonación VOD (mt/seg)
• Presión de Detonación (PD) (KBar)
PD = k * Densidad * (VOD)2* 10-7 = KBar
k = const =2,325*
• Diámetro crítico
• Resistencia al agua
• Sensibilidad a iniciación y propagación
7
10−

Propiedades de los explosivos
• Densidad
• Es preciso distinguir, no obstante, entre la densidad de la
materia explosiva propiamente tal y la densidad de carguío,
vale decir la densidad real que adquiere el explosivo al ser
cargado en el interior de los tiros. En algunos casos pueden
ser diferentes. La densidad de los explosivos industriales varia
entre 0,6 a 1,6 gr/cc, y al igual que con la velocidad de
detonación cuanto mayor es, más intenso es el efecto
rompedor que proporciona. (Ojo con el anfo, si aumentas la
presión de carguío se puede insensibilizar)
• Concentración lineal de carga
•
e
e
e
V
P
=
ρ
2
4
1 10
854
,
7 D
Q e ×
×
×
= −
ρ

Volumen de gases
– Al detonar un explosivo sólido, líquido o una mezcla
de ambos genera un gran volumen de gases por la
combinación de los compuestos químicos del
explosivo. Da origen a una energía gaseosa crean-
do una presión en el tiro llamada presión de
explosión o presión de hoyo dependiendo de:
- Número de moléculas livianas liberadas por
unidad de peso del explosivo.
- De la temperatura por la reacción de los com-
ponentes del explosivo

GASES
En la explosión se originan gases tóxicos e inocuos.
-Gases tóxicos: monóxido de carbono (CO),gases
nitrosos (NOx).
- Gases no tóxicos: vapor de agua, nitrógeno (N2),
dióxido de carbono (CO2),este gas puede ser Tóxico en
concentraciones iguales o mayores al 18%
El Sernageomin regula la concentración de los gases
tóxicos, para el CO permite 40 ppm a la presión del nivel
del mar, y para el NO2 , 2,4 ppm. Estos valores se
regulan de acuerdo a la presión atmosférica de acuerdo
a la cota del lugar aplicando la normativa vigente

Energía
La energía desarrollada por la explosión de un
explosivo en particular, es la que genera trabajo,
una vez que alcanza la presión y temperatura
calculada el mecanismo de propagación
prosigue y el proceso continuará rapidamente
de acuerdo a las partículas de sensibilizante
que tenga en su composición el explosivo en
cuestión. y su rapidez dependerá del
sensibilizador, será más rápido si tiene TNT, y
un poco más lento si utiliza burbujas de aire

VOD
Se define como la rapidez que se desplaza la
reacción a lo largo de una carga explosiva. Los
efectos que producen los explosivos, no es por
la cantidad de energía que contienen, si no por
la rapidez como la liberan. Los explosivos
comerciales alcanzan velocidades entre 1500
m/seg hasta 7900 m/seg. dependiendo su
rapidez principalmente de los ingredientes que
los componen.

Presión de detonación
Es la presión generada por la onda de choque justo en la parte
posterior de la zona de reacción, denominada plano C-J,
constituyéndose en un buen indicador de potencialidad fracturadora
La presión detonante en los explosivos comerciales fluctúa entre 500
y 1500 MPa
PD = k * Densidad * (VOD)2*10-7 = KBar
k = const =2,325*
VOD = pies/seg
Dens = gr/cc
Los Explosivos con alto PD, se utilizan como iniciadores, y como
parches

Diámetro crítico
El diámetro crítico está de acuerdo a la
sensibilidad de propagación del explosivo.
Cuando la detonación es estable a través
de toda la longitud de la carga, se puede
determinar hasta que diámetro funciona
bien, existe un diámetro crítico que es el
límite inferior en que el explosivo detona
perfecto.

Resistencia al agua
Es la capacidad que tiene un explosivo de detonar
después de haber estado expuesto a la acción del agua.
Presentan dos tipos de resistencia:
• Interna. Es cuando el explosivo queda expuesto al agua
sin estar protegido por su envoltorio y no pierde sus
características detonantes. El test estandar es perforar
cartuchos de 1 ¾” x 8” con un punzón de cobre de ¼” en
16 partes, se mantienen por horas sumergido, luego se
van sacando con distintos tiempos y se detonan con un
fulminante N°6. De todas las muestras que se detonan
la que resistió más bajo el agua, es la que se toma como
resistencia del explosivo.
• Externa. Depende exclusivamente de la imper-
meabilidad del envase

Sensibilidad
Es el grado de facilidad o dificultad que un
explosivo pueda presentar para ser iniciado. De
acuerdo si la iniciación sea prematura o no,
existen dos posibilidades
• Acción controlada.- la sensibilidad a la
iniciación es determinada en función de los
requerimientos del cebado, el tamaño de la
carga iniciadora y la cantidad de energía óptima.
• Acción incontrolada.- se refiere determinar las
sensibilidades que puede tener un explosivo
cuando se manipula, como es la sensibilidad al
golpe o choque a la fricción al calor

Explosivos en mal estado
En todas las minas se producen deterioros en
los productos explosivos ya sea por mal manejo
en operaciones, por condiciones subestandard
de los polvorines o bien por envejecimiento de
los productos al no consumirlos y quedar
rezagados en el tiempo.
Para destruirlos existen protocolos, en los
cuales la autoridad militar competente debe
estar presente.

Pentolitas y detonador en mal estado

Destrucción de explosivos en mal estado
Eliminación de productos en mal estado
• Se eliminan los explosivos y accesorios de tronadura
cuando estos presentan malas condiciones, aunque sean
de reciente fabricación. Se considera en malas condiciones,
aquel que tenga envase roto o que se haya deteriorado,
humedecido, revenido, cristalizado o por cualquier otra
razón que estime inutilizado, también aquellos que son
depositados por segunda vez en los cajones de Devolución.
La eliminación se realiza en superficie o en algún lugar
expresamente habilitado para este tipo de actividad.
• Los explosivos son eliminados quemándolos, detonándolos
o bien disolviéndolos en agua. Se deben quemar explosivos
de un solo tipo, nunca juntar explosivos de diferentes
productos.
• Los accesorios de tronadura se eliminan quemándolos,
detonándolos o bien iniciándolos.

Destrucción explosivo en mal estado
Destrucción de Dinamita y Emulsión
• La destrucción se ejecuta esparciendo los cartuchos
sobre una superficie de papel o viruta de madera, con
un máximo de 10 kilos en cada grupo. Si se queman
más de 10 kilos, deben realizarse varios grupos y
separados por lo menos 2 metros. Para facilitar la
combustión completa se riega con parafina o aceite
combustible diesel, colocando un trozo de thermolita de
un mínimo de 30 metros, de manera que el fuego tarde
varios minutos antes de llegar a la dinamita o emulsión y
permitir que el personal pueda ponerse a salvo de una
posible explosión (distancia mínima de 60 metros). Se
vuelve al lugar donde se ha quemado una hora después.
Se inspecciona el lugar visualmente para cerciorarse
que no queden restos sin quemarse. En caso de
haberlos, se procede de la misma forma anterior. Se
debe utilizar máscara y anteojos protectores.

Propiedades de los Explosivos
Tabla con Propiedades de los explosivos Según Catálogos
Producto ANFO Mexal A Tronex 2 Softrom Trimex
Densidad (gr/cm3) 0,78- 0,81 O,75- 0,85 1,24 1,19 1,06- 1,18
Vol. De gases (lts/ kg) 1050 960 809 826 890
Energía (kcal/ kg) 912 902 948 904 815
Presión Det (kBar) 31 41,5 74 66
VOD (mt/ seg) 4000 > 2800 4900 3200 2000- 4500
PR al Anfo en peso 1,00 0,99 0,96

Calcular Potencia Relativa de los
Explosivos
• Según Langefors la Potencia Relativa de un
explosivo se obtiene de la siguiente relación.
(5/6)*Factor de energía + (1/6)* Factor de
volumen
Q = Energía explosivo a utilizar
Qo= Energía explosivo Patrón (Anfo)
V = Volumen explosivo a utilizar
Vo= Volumen explosivo Patrón (Anfo)
0
0 6
1
6
5
V
V
Q
Q
PR ∗
+
∗
=

Ejemplos
• Calcular la potencia relativa (PR) del Trimex con
respecto al Anfo
• Qo Anfo = 912 kcal/kg
• Q Trimex = 815 “
• Vo Anfo =1050 lts/kg
• V Trimex = 890 “
• Solución: PR = 5/6x 815/912 + 1/6x 890/ 1050
= 0.88
Significa que 1 kg de Trimex equivale a 0,88 kg de Anfo

Pérdida de VOD y Pd
• Un explosivo pierde velocidad al ser cargado en
un tiro de menor diámetro. Por ejemplo :
Si originalmente tiene un VOD de 4400 m/seg en
un diámetro , en el diámetro menor tuvo 4200
m/seg. Esto conlleva también a una pérdida de
Pd. Si aplicamos la relación
• Pérdida Vod : 4200/4400 x 100 = 95,5%
- 4,5%
• Pérdida de Pd : = 91,1%
- 8,9%
2
)
(VOD
k
Pd ∗
∗
= ρ
2
2
4400
4200

Emulsiones
• Definición
• Es una mezcla de dos fases no miscibles entre
sí una
• Fase interna recubierta por una fase externa
(agua – aceite)
• La mezcla parcial de las dos fases se logra
adicionando agentes emulsionantes, disminuyen
la tensión superficial entre ellas, además se
agregan surfactantes que le dan estabilidad a la
emulsión, dando origen a un sistema bifásico de
dispersión estable de un líquido miscible en otro.

Emulsión
• La emulsión explosiva (hidro – oleosa),
tiene una fase interna oxidante (nitratos en
solución) recubierta por una fase
reductora externa (aceites) y pueden ser
sensibilizados por burbujas de aire,
microesferas de vidrio, resinas o cualquier
otro material.

Emulsiones
• Nitratos en solución + Aceites,surfactantes y Diesel
90% + 10%
• Tienen alta densidad
• Es posible fabricar mezclas bombeables
• Se fabrican Anfos Pesados
• Tiene un VOD más alto que el Anfo
• Para minas Subterráneas existe la emulsión RS-95.
Para tiros largos de 2” ½ y desarrollos con perforación
de 1” ¾ (ORICA)

Forma de Carguío
Producción
Producción
Desarrollo
Desarrollo

DETONADOR PIROTECNICO
10
11
D etonador
D etonador

Balance de Oxígeno en los Explosivos
Anfo Nitrato de Amonio + Diesel
NH4 NO3 + CH2 = GASES
94,4 % 5,6 %
Gases generados en la explosión del Anfo
CO2 N2 H2O
17 % 33 % 50%
NOx CO
Ecuación de equilibrio del Anfo es la siguiente:
3NH4NO3 + CH2 = 3N2+ 7H2O + CO2 + 912 Kcal/kg
12N2H4O3 + 2CH2 + 4Al = 26H2O +12N2 + 2CO2+ 2Al2O3
Nitrato de Amonio + Petróleo + Aluminio = Gases

Detonadores Electrónicos
1.- Circuito IED
2.-Conductores eletrónicos
3.- Fusible de cabeza
4.- Chip eletrónico
5.- Condensador de programación
6.- Condensador de inicio
1
2
3
4
5
6

Detonador Electrónico
• El IED puede realizar las siguientes
funciones:
• Recibir, interpretar y realizar comandos
transmitidos por el disparo y la máquina de
programación.
• Almacenar tres parámetros de identificación
(número de plano de tronadura, número de
orden y retardo) en una memoria no volátil.
• Generar el retardo específico por el valor
almacenado.
• Almacenar energía suficiente para operar
independientemente durante la fase de
disparo.
• Generar el pulso eléctrico para disparar el
fusible de cabeza.
• El chip electrónico, el corazón del sistema,
está compuesto de las siguientes cuatro
unidades operacionales.
• El circuito de disparo.
• La unidad de comunicaciones.
• La unidad de suministración.
• La unidad de control.

UNIDAD DE PROGRAMACION
MAQUINA DETONADORA

Conectores de cable conductor
• Programando el Detonador

Detonadores Electrónicos
• Encendido de detonadores
• Transmisión de datos vía
infraroja

BALANCE DE ENERGIA
• Mina Rajo
BALANCE DE ENERGÍA ENTRONADURA ELECTRÓNICA
VIBRACIONES
35%
ONDA AÉREA
32%
FRACTURAM IENTO
24%
FLY ROCK
1%
DESPLAZAM IENTO
6%
PULVERIZACIÓN
2%
FRACTURAM IENTO DESPLAZAM IENTO PULVERIZACIÓN
FLY ROCK VIBRACIONES ONDA AÉREA

Detonadores Pirotécnicos
• Mina rajo
BALANCE DE ENERGÍA EN TRONADURA PIROTÉCNICA
VIBRACIONES
40%
ONDA AÉREA
37%
FRACTURAMIENTO
16%
FLY ROCK
1%
DESPLAZAM IENTO
4%
PULVERIZACIÓN
2%
FRACTURAMIENTO DESPLAZAMIENTO PULVERIZACIÓN
FLYROCK VIBRACIONES ONDA AÉREA

Desarrollo de Labores Horizontales
• Dimensiones (A x B)
- Reglamento de Seguridad Minera (Nº 72 y modificaciones)
- Vehículos motorizados
A = ancho vehículo + 1 m c/lado
B = alto vehículo + ducto + holgura de 0,5 m
Refugios cada 30 m
- FFCC
A = ancho carro + 0,5 m c/ lado
B = alto carro cargado + obstáculo + holgura 0,5 m
Refugios cada 20 m

Desarrollo de Labores Horizontales

DIAGRAMA DE DISPARO
• METODOS DE CALCULO
- Holmberg
- Langerfors
- Gustafson
- Konya
- Sistema gráfico (Nt = f(d))
• CRITERIO GEOMETRICO
- Rainuras paralelas
- Indiferente a distribución de cueles
- Principio: evitar congelamiento
- Area disponible labor >= Esponjamiento del
material arrancado

Evacuación Marina Disparos
• Estaciones de Carguío
* Cargador Frontal - Camión
* Scoop - Camión
• Rendimiento Horario Equipo Carguío
Rh = Nv * Cb * Fut
Nv = 60 / Tcc Cb = Vb * Da * Fll
Tcc = tc + tvc + td + tvv + tm = tc + 2 (X / Vp) + td + tm
60 * Vb * Da * Fll * Fut
Rh = ------------------------------------
tc + 2 (X / Vp) + td + tm

Desarrollo Subterráneo
Diferentes tipos de
Techos y Secciones
• Techo plano.
• Techo medio arco
• Techo con radio a la
gradiente
• Techo con radio al
piso o Baskethandle

Tipos de Rainuras
Existen dos tipos de
Rainuras, más
utilizadas
- De tiros paralelos
(Burn Cut),también
llamada rainura
Sueca.
-Rainura en “V”
(Angle Cut).

Perforación Paralela
Las mayores ventajas de los tiros paralelos
con respecto al angular, es:
- La facilidad de posicionamiento de las
perforadoras para realizar el trabajo.
- Se logra un mayor avance por disparo
Cuando realizamos la quemada en rounds
paralelos, pueden ocurrir los siguientes
problemas.

Problemas en tiros Paralelos
• Congelamiento o
Recementación.
Ocurre generalmente por:
- concentración de
energía muy alta
- volumen insuficiente de
tiros vacíos
- intervalos de retardos
no adecuados
- características
desfavorable de la roca

Problemas de Tiros Paralelos
Distribución típica de
tiros en rainura para
evitar detonación por
simpatía
• Detonación por
simpatía.
- explosivos muy
sensibles
- corta distancia
entre tiros
- presencia de agua
- rocas agrietadas
1 3
Barrenos de
Carga
Barrenos de alivio
(Rainura)
2

Problemas en Tiros Paralelos
Desensibilización por presión dinámica
A medida que se sube la densidad del explosivo
este se torna menos sensible y mucho más
cuando en su composición no contienen
sensibilizadores.
-Efecto canal.
Cuando el cartucho es de menor diámetro que el
tiro, existiendo un gran espacio anular entre
ellos
-Presión impuesta por un tiro adyacente

Características Principales
Emprimado típico en las diferentes minas
subterráneas
Cartucho de tronex plus
Detonador alojado en el cartucho
Huincha aislante Tubo tecnel
A'
A''
Corte A' - A''

Diámetro de perforación vs
Sección
• Para elegir el diámetro
del bit, hay que
considerar la sección a
excavar
-Para secciones < 10mt2.
Bit entre 27-40 mm de
diámetro.
- Entre 10 – 30 mt2 bit de
35 a 45mm
- >30mt2, bit 38-57 de mm

Desarrollo Horizontal
Rogers Holmberg presenta varia relaciones
para diseñar rounds de disparos en
labores horizontales, se basó en
Langefors y Gustafsson.
- Determinar la profundidad de la perforación,
ocupando un barreno vacío
- (Fórmula N°1)
H = largo del tiro (mts)
Dh = Diámetro del tiro Vacío (mts.)
2
4
,
39
1
,
34
15
,
0 Dh
Dh
H ∗
−
∗
+
=

Cálculo de longitud del barreno
Cuando se ocupan dos
barrenos vacíos se ocupa
la misma fórmula anterior
reemplazando el Dh por
Df
(Fórmula 2)
(Fórmula 3)
Df = diámetro final de dos
tiros vacíos (en mts.
Dh = diámetro de cada tiro
vacío( en mts.)
2
∗
= Dh
Df
2
4
,
39
1
,
34
15
,
0 Df
Df
H ∗
−
∗
+
=

Primer Cuadrante
Desviación de la
perforación.
(Fórmula 4)
F = desviación de la
perforación
= error de emboquillado
= desviación angular
H = profundidad del
barreno
β
α +
∗
= H
sen
F F
β
β
α

Desviaciones en la Perforación
• Frente Perforada • Replanteo de la frente
Perforada

Primer Cuadrante
• Como lo muestra la Figura para un burden mayor de 2 Df el ángulo de
salida es demasiado pequeño y se produce una “deformación plástica”
de la roca entre los dos tiros.
• Cuando el burden es menor a 1 Df, y la concentración de la carga es muy
elevada se producirá la “sinterización” de la roca fragmentada. No
saliendo la rainura.
• Cuando no existen desviaciones se recomienda que el burden se calcule
sobre la base de
• B = 1,5 * Dh (¨Fórmula 5) . Con un tiro hueco
• B = 1,5 * Df (Fórmula 6) Con dos tiros huecos
• Cuando la desviación angular de perforación es mayor a 1%, y existen
errores en la empatadura del tiro, el burden se calcula a partir de:
B = 1,7 * Dh – F (Fórmula 7) Un tiro hueco
B = 1,7 * Df – F (Fórmula 8) Dos tiros huecos

Primer Cuadrante (PRC)
Cálculo concentración de carga del PRC
(Fórmula 8)
l = Concentración de carga (Kg explosivo/mt de tiro)
d = Diámetro de los tiros o barrenos (mts)
B = Burden (mts)
Dh ó Df = Diámetro del tiro o los tiros vacíos
c = Factor de roca
El factor de roca “c” es una medida empírica, equivalente a la
cantidad de explosivo necesario para remover un metro cúbico
de roca, nosotros usaremos c= 0,4
Anfo
S
c
x
DhóDf
x
Df
Dhó
B
d
l
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
4
,
0
2
55
5
,
1

Relación de espaciamiento entre tiros PRC
con diámetros de tiro hueco

Concentración de carga por metro lineal de
perforación
• Con el l (ele) calculado en fórmula 8, se obtiene la
cantidad de explosivo en Peso por cada metro lineal de
tiro perforado. Con este resultado el calculista debe
analizar el explosivo disponible en el mercado y elegir
aquel cuyo “l” (ele) coincida o esté muy cercano al l
(ele) calculado con fórm.8
Ejemplo
• Un cartucho de Tronex 2 (1” x 8”) pesa 125 gr.
• En un metro lineal de perforación entran 5
cartuchos, lo que significa que el l (ele) del tronex es
de 0,625 Kg de Explosivo por metro de tiro

Cálculo de Espaciamiento y Cargas de
Barrenos Primer Cuadrante
• Espaciamiento
(Fórmula 9)
Cálculo de cargas
• Taco = h = (10d) (Fórmula10)
Largo de columna a cargar = Lc
Lc = H – h (Fórmula 11)
El explosivo que se debe utilizar en las rainuras
será el que tenga el l (ele) más cercano al l (ele)
calculado en fórmula 8
2
1 ∗
= B
E

Carga de Rainuras
• Carga de un barreno = Q
Q = l (H – h) (Fórmula 12)
Q = Kg explosivos por metro de barreno
l = Concentración de carga por metro de barreno (Kg/mt)
H = Largo de la perforación
H = Taco
Cálculo del N° de Cartuchos = Nc
Nc = Q / Peso de un cartucho en kg (Fórmula 13)
Total cartuchos PRC = Nc * 4 (Fórmula 14)

Cálculo del Segundo Cuadrángulo
(SEC)
• El espaciamiento entre tiros (fórm. 9) debe
ser corregida por las desviaciones
laterales de las perforaciones, quedando:
• E1c = (B1x ) - F
Luego se calcula el Burden en función del
espaciamiento corregido (E1) y (ele) del
explosivo a utilizar.
2
c
d
S
l
E
B
Anfo
c
T
∗
∗
∗
∗
∗
= − 1
2
2 10
8
,
8

Cálculo del Burden (SEC)
(Fórmula 17)
B2T = Burden del SEC teórico
E1c = Ancho teórico corregido del Cuadrángulo precedente
l = Concentración de carga de acuerdo al explosivo a utilizar Kg/mt
SAnfo= Potencia relativa en peso del explosivo a utilizar con respecto al
Anfo
d = Diámetro del barreno en metro
c = Constante de la roca
Burden Práctico B2P = B2T – F (Fórmula18)
c
d
S
l
E
B
Anfo
c
T
∗
∗
∗
∗
∗
= − 1
2
2 10
8
,
8

Restricciones del Burden
• El Burden Práctico debe cumplir la siguiente
restricción.
0,5E =< B2P =< 2E
La condición B2P=< 2E, es con el objeto que no
ocurra una deformación plástica de la roca en el
proceso de la rotura
B2P => 0,5E. Significa que el cuadrángulo número
2 será mayor que el primero y los tiros de este
último quedarán ubicados dentro del perímetro
del segundo cuadrángulo

Segundo Cuadrángulo
Espaciamiento
(Fórmula19)
2
2
1
2
2 ∗
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
=
E
B
E P
Segundo Cuadrángulo
Espaciamiento
(Fórmula19)
2
2
1
2
2 ∗
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
=
E
B
E P
B2
B1
E2
E1

Cálculo Explosivo 2° Cuadrante
• El cálculo del explosivo para el segundo
cuadrante es similar al primero, es decir,
se emplean las mismas fórmulas. Lo que
puede ser diferente es el “l” (ele) del
explosivo a utilizar en este cuadrante.
• El mismo cálculo sirve para el tercer y
cuarto cuadrante haciendo siempre la
salvedad del (ele) del explosivo a utilizar
en cada uno de ellos.

Tercer y Cuarto Cuadrante
• Para calcular el Burden se entra con el
Espaciamiento anterior corregido
• Tercer Cuadrante
• Espaciamiento anterior (Fórm 20)
• Esp. Anterior corregido (Fórm 21)
Cálculo delBurden tercer cuadrante
(Fórmula 22)
Burden Práctico = B3P = B3T –F (Fórmula 23)
2
2
1
2
2 ∗
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
=
E
B
E P
c
d
S
l
E
B
Anfo
c
T
∗
∗
∗
∗
∗
= − 2
2
3 10
8
,
8
F
x
E
B
E p
c −
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
= 2
2
1
2
2

Espaciamientos Tercer
• Espaciamiento Tercer Cuadrángulo
(Fór 25)
• Espaciamiento corregido
(Fór 26)
• Burden Cuarto Cuadrángulo
(F 27) (F28)
(Fórmula 29)
2
2
2
3
3 ∗
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
=
E
B
E P
T
c
d
S
l
E
B
Anfo
C
T
∗
∗
∗
∗
= − 3
2
4 10
8
,
8
F
B
B T
P −
= 4
4
F
x
E
B
E P
C −
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
= 2
2
2
3
3
F
x
E
B
E c
T −
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
= 2
2
3
4
4

Barrenos del Piso
• Cálculo de Zapateras
(Fórmula 30 )
• = Factor de roca corregido
• = c + 0,05 si BPT > 1,4 mts
• = c + 0,07/BPT si BPT < ó = 1,4 mts
c = Factor de roca (0,4)
lb = Conc. Carga de fondo del explosivo utilizado
SAnfo =Potencia relativa en peso del explosivo
usado con respecto al Anfo
f = Factor de fijación en este caso igual a 1,45
E/B = Relación Espaciamiento Burden, valor = 1
B
E
f
c
S
lb
B
Anfo
o
PisoTeóric
∗
∗
∗
∗
= 9
,
0
c
c
c

Restricciones
• Burden debe cumplir la siguiente condición:
BPc =< 0,6 H
Si no se cumple esta condición se debe
disminuir la concentración de la carga de fondo
lb y volver a aplicar la relación (Fórmula 30)
• Al perforar estos barrenos debe considerarse el
ángulo necesario para proporcionar la holgura
que permita absorber el ancho de la perforadora
sin que se disminuya el ancho del Túnel, se usa
un ángulo de 3°.-

Método Operatorio del Cálculo
a.- Aplicar fórmula 30, reemplazar valores, como
no tenemos ocupamos en su lugar el factor de
roca c , es decir, 0,4.
b.- Tendremos como resultado un valor BPT , el cual
se aplica para determinar que , ocuparemos
para reemplazar en la fórmula 30 y obtener el
Burden del piso corregido (BPC).
c.- Determinamos el Burden Práctico B1P
(Fórmula 31)
F
Hsen
B
B C
P −
−
= γ
1

Número de Tiros en Zapateras
d.- Calculamos el N° de tiros para ello
utilizamos la siguiente fórmula
(Fórmula 32)
Donde:
N° = Números de tiros
A = Ancho de la labor
H = Longitud de las perforaciones
Angulo de inclinación de los barrenos
E = Espaciamiento (de la relación E/B =1, se ocupa el
BPC
BPC = E
°
=3
γ

Espaciamiento Zapateras y Tiros de
Esquina
El resultado de N° es con decimal se aproxima al entero
superior
e.- Calculamos el espaciamiento práctico E1P
(Fórmula33)
El E1P calculado corresponde al ancho en el fondo de los
tiros
f.-Al proyectar el fondo de los tiros al piso de la labor,
tenemos que calcular los tiros de las esquinas del piso
(Fórmula 34)
1
2
1
−
+
=
N
Hsen
A
E P
γ
γ
Hsen
E
E P −
= 1
2
γ

Cálculos de las cargas
• Longitud carga de fondo (hb)
De donde hb = 1,25 * B1P (fórmula 35)
B1P = (Fórm. 31)
Concentración carga de fondo “l ” explosivo a utilizar.
• Carga de fondo “CF”
(Fórmula 36) CF = l * hb
• Longitud carga de columna “hp “
• hp = H – (hb +h)
• Conc. carga de columna “lp” lp = 0,7 * l (Fórmula 37)
• Cc = lp * hp

Carga por Barreno
• Carga por barreno “ Q “
Q = CF + Cc (Kg explosivo/barreno) (Fórmula 38)
Q = l * hb + lp * hp
• N° de cartuchos por barreno N°C
N°C = Q / Peso unitario del cartucho(kg)
(Fórmula 39)

Tiros del Techo
• Sistema de Recorte (Smooth Blasting)
• Espaciamiento “E”
E = K * d (Fórmula 40)
Donde:
K = Constante, varía entre 15 y 16
d = Diámetro del tiro
Entrega además una concentración de carga teórica “l”
(Fórmula 41)
2
90 d
l ∗
=

Tiros de Contorno
A n g u lo d e ap ertu ra = E l an g u lo en tre el p erfil d el tu n el
p ractico y te o rico
A n g u lo
A n g u lo d e
d e ap ertu ra
ap ertu ra
teorico
practico

Cálculo del Burden
• Entrega un burden teórico y se calcula en
función del espaciamiento dividido por una
constante igual a 0,8.
BT = E / 0,8 (mts) (Fórmula 42)
• Al igual que en las zapateras hay que
restarle la diferencia por ángulo y por
desviaciones, obteniendo un Burden
Práctico “BP”.
• (Fórmula 43)
F
Hsen
B
B T
P −
−
= γ

Número de Tiros en Coronas
• Número de tiros en coronas “ N°TC”
N°TC = (Longitud arco / E) + 2 (Fórmula 44)
• Explosivo por tiro “Q”
Q = l * H (kg explos) (Fórmula 45)
Nº cartuchos= Q /Peso unidad cart.
Total cartuchos = Nº cartuchos por tiro * NºTC

Perforaciones de Cajas
• Los tiros de cajas se pueden
calcular por dos modalidades
diferentes:
- Controlando el explosivo
sistema Recorte : Se emplean
las mismas fórmulas de
control de coronas. (smooth
blasting). En la fórmula 44
cambia. En remplazo longitud
del arco debe ponerse
H’- BPC(Piso)-BP(techo)
- No controlando el explosivo.
Se emplean las mismas
fórmulas de las zapateras,
pero cambian algunos valores
No controlando el Explosivo
Donde:
f = 1,2 ; E / B =1,25 ;
E = 1,25 * B corregido
Nùmeros de tiros caja
NºT= (H’- BPC(Piso)-BP(techo) / E) +1
Se aproxima al entero. Se vuelve a
recalcular E en funciòn del
Nùmero de tiro con la fòrmula
anterior.

Cálculo de Explosivos para Cajas
• El sistema de cálculo es igual al de las
zapateras:
Donde:
Lp = 0,5 * l (Fòrmula 47)
Q = l * hb +lp * hp
NºC/T = Q / Peso unidad Cart.
Total cartuchos = Nº cartuchos por tiro * NºTC

Tiros Auxiliares
• Para el cálculo de estos
barrenos horizontales
hacia arriba o hacia
abajo. Se usan las
mismas fórmulas para
calcular los barrenos del
piso, la diferencia radica
en las relaciones, E/B y
factor de fijación “f”.
- Barrenos con rotura
horizontal hacia arriba
f = 1,45 (E/B) = 1,25
• Barrenos con rotura
horizontal hacia abajo
f = 1,2 (E/B) = 1,25
Cálculo de las cargas
explosivas
La única diferencia de las
zapateras es la carga de
columna lp
lp = 0,5 * l

Recomendaciones
• Conjuntamente con el cálculo del
explosivo debe confeccionarse una tabla
para anotar los resultados de cada una de
los sectores del disparo especificando el
tipo de explosivo la cantidad en número
de cartucho.
• Observar la siguiente tabla

Round en Andesita Primaria
Descripción de Diagrama
Sección 4,7x4,32 m Número de Tiros 59
Área 18,753 m Número de Tiros Huecos 2
Perímetro 11,82 m Anfo Utilizado 132 Kg
Longitud de Perforación 3,7 m Tronex Utilizado 163 unid
Diámetro de Perforación 45 mm Softron Utilizado 126 unid
Metros Perforados 233.1 Factor de Carga 2,89kg/m3

Tabla adicional al cálculo del disparo
N° de
Tiros un/tiro total US $ Kg/tiro total US $ un/tiro total US $
Zapateras 8 14 112 25,76 0 0 0 0
Contorno 18 1 18 4,14 0 0 6 108 41,04
Rainura 12 1 12 2,76 3,67 44,04 17,18 0 0
Auxilares 24 1 24 5,52 3,67 88,08 34,35 0 0
TOTAL 62 166 38,18 132,12 51,53 108 41,04
Nonel MS 1 - 5 3 1,04 3,12
Nonel MS 6 - 10 9 1,03 9,27
Nonel MS 10 - 14 1,04 0
Nonel LP 1 - 5 17 1,06 18,02
Nonel LP 6 - 10 15 1,05 15,75
Nonel LP 10 - 14 18 1,06 19,08
Guía Compuesta 1 0,81 0,81
Cordón Detonante 40 0,12 4,8
TOTAL 70,85
EXPLOSIVOS : 130,7 US$
ACCESORIOS : 70,91 US$ 335,92 US$
ACEROS : 134,31 US$
PERFORACIÓN
Tronex Plus 1 1/8 x 8 Anfo Softron 11/16 x 20
ACCESORIOS UNIDAD PRECIO US $
Total Explosivo
Avance Promedio
Área
Perímetro
Volumen Removido
Longitud de Perforación
N° de Tiros con Carga
Metros Perforados
Metros Perf / metro de avance
Perforación Específica
Factor de Carga
Densidad de Carga
172,46
3,22
18,753
11,82
60,38
3,7
62
244,2
75,84
4,04
2,86
1,08
TOTAL

Abaco para Determinar el Número
de Tiros
0
2 0
4 0
6 0
8 0
1 0 0
1 2 0
1 4 0
1 6 0
0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 m 2
S E C C IO N T R A N S V E R S A L D E L T U N E L
N U M E R O D E T IR O S
P erfo racio n
Fuente Sandvic

Comparación de costos de diagramas
por disparo (US$).
62+2 59+2 52+2
Aceros de Perforación 134.31 128.2 113.96
Explosivos 130.7 136.85 107.94
Accesorios de
Tronadura
70.91 70.0 59.32
TOTAL 335.92 335.05 281.22

Problemas con los Desarrollos
• Errores de operación.
- Iniciar una labor sin marcas topográficas
- Errores en la marca de los tiros.
- Errores de empatadura de tiros
- Error en el carguío de tiros
- mal emprimado
- no hay relación entre los diámetros de cartucho y
perforación
- tiempos de salida no relacionados, etc.

Frente Irregular Fallas en Zapateras

Desarrollo no marcado por
Topografía

Fallas en barras de 4,3 mt
N° de Casos
Causa
E
n
F
e
M
a
Ab
r
M
a
Ju
n
Ju
l
Quiebre de Hilo - - 1 2 - - 1
Desalineamiento de la
columna de
perforación y sobre
esfuerzo de flexión
para desacople de
barras
Realizar operación adecuada
de desacople
Avance y rotación
insuficientes
Regular las presiones de
avance y rotación
Grasa insuficiente
Engrasar siempre antes de
acoplar
Copla con rosca
desgastada
Usar aceros con el mismo
grado de utilización
Centralizador desgastado
Recambio oportuno de
repuestos
Lubcación deficiente Lubricar adecuadamente
Trizadura o
Quebradur
a
- 1 - 2 2 3 6
Desgaste de Hilo 3 2 2 1 3 4 -
Diagnóstico Corrección

PROBLEMAS EN BARRAS DE PERFORACIÓN
C a us a E n e ro F eb r e ro M a r zo Ab r il M a y o J u n io J u lio
D es ga ste de Hi l o 2 2 - - - - -
Q ui ebre de Hi l o - 1 2 2 4 1 1
D obl ad a 1 2 3 1 5 3 4
Q uebr ada 1 1 - - - - 1
P eg ada 1 - - 1 1 1 1
T a pad a - - - - - - 1

Requerimiento de fortificación
• Después de las tronadas en los desarrollos, en
innumerables ocasiones, es necesario fortificar
los techos y parte de las paredes de las labores
• Comunmente en la mayor parte de las minas
subterráneas de la mediana y gran minería se
utiliza el shocrete, que puede ser proyectado
seco o húmedo este último combinado con
fibras de acero, o bien solo, pero para darle
consistencia, previamente se instala malla de
acero anclada con pernos a la roca.

Shocrete vía seca
• Bomba de impulsión para mezcla seca de mortero

Equipo Normet para shocrete vía seca
• Mezcla: Arenas (0 – 12 mm) !750 Kg/m3 de concreto
• Cemento 400 “ “
• Agua 180 “ “
• Aire en shocrete 33 1/m3 “
(porosidad)

Curva granulométrica de arenas de 0 – 16mm

Curva granulométrica de arenas de 0 – 8mm

Dosificaciones para Shocrete
Características Dosificación Dosificación
(por m³ de shotcrete) shotcrete con malla shotcrete con fibra de acero
Cemento (Kg) 388 400
Fibra de acero
EE-25 (Kg)
0 50
Silica Fume (Kg) 0 80
Arena (Kg) 1677 1560
Agua libre (lt) 172 133
Plastificante
Puzzolith 121
1,89 4
Superfluidificante
Elastoplast 2300
1,55 8
Acelerante
Meyco SA - 430
28 32
Razón agua/cemento 0,45 0,36
Cono de la mezcla (cm) 18 18
Resistencia del
shotcrete (kg/cm²)
225 350
Dosificaciones para un ensayo de absorción

Características de fibras de acero
Tipo de
fibra DimensionesRelación Caja Pallet
Cabezas
EE
Cantidad
aprox.
Resistencia a
la
LxAxE (mm) L/D (kg) (kg) (mm) Fibras/kg tensión (Mpa)
EE 25 25x0.6x0.4 45.2 20 960 0.7 21300 1050 ± 50 Mpa

Dosificaciones de árido para Shocrete con
malla y fibra de acero
Tamiz Tamaño mm % que pasa
3/8" 9.50 100%
N° 4 4.75 84%
N° 8 2.36 62%
N° 16 1.18 49%
N° 30 0.60 31%
N° 50 0.30 13%
N° 100 0.15 3%

Probeta de Ensayo
El ensayo con esta probeta
Es con el objeto de medir
las deformaciones, que se
originan por el esfuerzo
A que estará sometida.
Estos esfuerzos son
medidos por intermedio de
Transductores.
La carga es estática en el
cerro las cargas son diná-
micas

Probeta con fibra de acero
Aparecieron las primeras grietas a las 5 ton. A las 7 ton se deforma
hasta 3 cms

Probeta con Fibra de Acero
• Después de la prueba así
quedó la probeta. Se pudo
observar que las fibras
estaban bien distribuidas en la
masa del shocrete.
• También se observa que en
sectores gran parte de las
fibras están cortadas, y en
otros están intactas

Probeta Shocrete con Malla
La malla utilizada fue la 10006.
Las primeras fisuras aparecieron
cuando la carga era de 3 Ton,
Fisuras de flexión.
En comparación con las de fibra,
es menos resistente, pero al
terminar la prueba las fisuras
fueron de 0,5 cm, con una
deformación por la carga de
3 cm y la probeta se mantuvo
Por la resistencia de la malla
que no fue afectada por la carga

Análisis
• El shocrete nos permite darnos
una protección de seguridad,
en sectores de galerías con
problemas de desprendi -
mientos de techos o cajas,
consiguiendo detener los
planchoneos. El sistema por
vía seca seguirá empleándose
en obras de pequeña
envergadura, pero el sistema
que más se usará sin duda
será el húmedo
El shocrete con fibras de acero
es más resistente que el con
malla. El tema es para
analizarlo

Desarrollo Vertical
Sistema de Construcción.
Piques:
-Manuales
-Mecanizados (Plataformas, con máquinas perfo-
radoras, palas para recoger marina y cargar
baldes de extracción).
Chimeneas:
- Manuales
- Jaula Jora (no se usa)
- Jaula Trepadora (Alimak)
- Raise Bore
- Blind Hole
- VCR
- Zanjas ( preparación de bloques)

Chimeneas Manuales
• Las chimeneas manuales son desarrollos verticales que todavía se
utilizan en minería, pueden ser verticales o inclinadas, estas últimas
son económicas y más fácil de construir.

Jaula Jora
Estos equipos, ya no
se utilizan.
1.- Plataforma de traslado
2.- Carrete con mangueras
para aire.
3.-Plataforma de opera -
ción
4.-Huinche con freno de
hombre muerto
1
2
3
4

Raise Bore
La máquina debe ir montada
sobre una losa de concreto
Necesita un desarrollo especial
para la instalación, por su altura

Diseño de Zanjas
La geometría que debe tener la zanja recolectora está determinada
por condiciones de borde. Que se pueden clasificar en:
1.-Aspectos del diseño Mineros, como:
- Variante de hundimiento
- Layout del nivel de producción
- Tipo y dimensiones de mallas de extracción
- Distancia entre niveles Hundimiento y Producción
- Altura de socavación
- Sección de la galería de zanja en zona de batea
- Dimensiones de la visera de protección en punto de extracción

Diseño de Zanjas
2.- Aspecto Geomecánico
- Longitud de la estocada de carguío
- Dimensiones del crown pillar
- Posición de la fortificación en el punto de extracción
3.- Aspecto Geológico.
- Característica del macizo rocoso donde se excavará
la batea
4.- Aspectos Operacionales.-
- Características del equipo de perforación ( tipo, di –
mensiones de sus elementos para perforar)

Diseño y Burden Tiros Zanja
Factores a considerar en el diseño de la
perforación.
• Tipo de roca
• Diseño minero
• Geometría de la excavación requerida
• Equipos de perforación (maniobrabilidad).
El cálculo de Burden se hace con el algoritmo de
Langefors.
Donde:
Bmáx = Burden máximo en mts
D = Diámetro de la perforación
c = Constante de roca (c = 0,5) de = Densidad del explosivo
F = Factor de fijación E/B = Relación Espac./ Burden = 1,25
s = Potencia relativa en peso (Anfo respecto a dinamita 35% = 0,87)
B
E
f
c
s
de
D
Bmáx
∗
∗
∗
=
33

Diseño y Tiros Zanja
Angulo f
90° 1,00
80° 0,99
70° 0,87
60° 0,81
Bpráctico = Bmáx – (e + 0,02 x L)
Donde e = Error de empatadura = a 2 veces D
L = Longitud promedio de la barrenadura
0,02 = Corresponde a la desviación en el
largo de la perforación 2%

Diseño de Zanja
Zona de descarga reducida
para la distribución de tiros
Zona de recepción (amplia)
Potencial Concentración
de Cargas y Daño a
Viseras

Ejemplo de Diseño de Zanjas
Perfil de dos Zanjas
tronadas
Es muy conveniente medir las vibracio-
nes que producen las tronadas y
cuantificar los daños que se originan por
este efecto

VCR
• Vertical Crater Retreat (VCR)
• Se aplica solamente en tiro verticales ó
semiverticales
• Existe una relación entre el largo de la carga y
el diámetro del tiro que puede ser igual o menor
a 6 . En Andina esta relación fue cercana a 9 y
en otras minas la relación ha sobrepasado a 20.
Depende de las características de la roca
• Ejemplo: si tenemos perforado a 5”1/2 el largo
de la carga será
5,5 * 0,0254 * 6 = 0,85 mts Largo de la carga explosiva

Teoría del Cráter
• La profundidad óptima hb , y el R
están relacionada con la masa
explosiva, elevada a (1/3)
• Ex =Explosivo
• Hb = Profundidad carga
• R = Radio del cráter
• K = Constante, generalmente =0,6
• cR = Constante Radio = 0,8
• Ejemplo: si nosotros tenemos
una carga explosiva de Anfo de
10,2kg
• Hb = 0,6 *10,2 1/3 = 1,30 mts
• R = 0,8 * 10,2 1/3 = 1,7 mts
• S = Espaciamiento
R
hb
Ex
3
1
Ex
k
hb ∗
=
3
1
Ex
C
R R ∗
=
S
2S

Chimenea a VCR
• Cuerda de polipropileno de 5 – 10 mmde
diámetro • Los largos de los tacos
Inferior = 10 d
Superior = 12d
Donde :
d = Diámetro del tiro (mts)
El material del taco puede ser una
gravilla de 10 mm. La arena de río
puede servir para diámetros
pequeños. No hay que olvidar que
este tipo de cargas son esféricas
y necesitan un taco que impida al
máximo la salida de los gases.-El
taco superior debe quedar en lo
posible al mismo nivel.
En la perforación de los tiros se
puede tolerar una desviación
hasta 5 veces el diámetro.
Chimenea
Explosivo
Taco
cuerda Tubo de
señal

Método Sudafricano
• Es un esquema en la cual las
perforaciones están
configuradas en forma de
abanico de ahí su nombre.
• La separación entre los
abanicos corresponde al
Burden “B”
• La separación entre los fondos
de los tiros de cada abanico,
es el espaciamiento “E”
• Para calcular estos
parámetros se utiliza la
siguiente fórmula
• B * E = (L/H) * (l/ k)
• Donde :
B = burden (mts)
E = espaciamiento (mts)
Lc = largo de la columna
explosiva (mts)
H = largo promedio del hoyo (mt)
l = Cantidad de explosivo por
metro de tiro (gr/mt)
K = factor de carga (gr/mm3)
Se asume que todos las
perforaciones son paralelas y
se establece que el taco es
igual a 20 veces el diámetro

Cálculo
• LC = H – 20d/1000
d = Diámetro del explosivo
(mm)
La relación
Espaciamiento – Burden
es entre 1,3 a 1,5
Ejemplo:
Roca caliza k = 600 gr/mm3
Largo de perfor. = 10 mts
Explosivo Anfo densidad 0,92
Diámetro de perfor. = 57 mm
• Resolución
“l” anfo en 57 mm = 2350 grs
Aplicando fórmula:
Lc = H – 0,2d
LC = 10 - 0,2* 57 = 8,9 mts
BxS= (LC/H) * (l/k)
S= 1,3 B
Reemplazando:
BxS =(8,9/10) * (2350/600) = 3,47
B x (1,3 B) = 3,47
De donde:
B = 1,6
S = 2,1

Diseño
• Dibujo:
a.- Se dibuja la galería y la sección
del bloque a tronar
b.- Se materializa el centro de las
perforaciones, considerando la
altura de la perforadora.
c.- Se une este centro con la esquina
superior Izquierda, originando un
eje patrón.
d.- A partir de este eje se trazan
líneas paralelas separadas con el
valor del espaciamiento “S”
desde la esquina superior izq
hasta la proyección del piso de la
labor,originando intersecciones
con la línea izquierda del
perímetro de la sección del bloque
la misma operación se ejecuta
desde la esquina superior
izquierda por la parte superior
del perimetro de la sección del
bloque hasta aprox el eje
central vertical de la galería.
e.- Todos los puntos originados
entre paralelas y Línea
perimetral del bloque se unen
al punto central de origen de la
línea patrón, dando así las
direcciones de cada tiro.
f.- Lo mismo se hace con la otra
mitad. Si existiera algún
desface entre los tiros
centrales, estos se acomodan

Diseño
c.- Al dibujarlo con autocad,
facilita el trabajo, porque el
sofware entrega todos los
datos que uno requiere del
dibujo, largos de tiros ángulos
horizontales, etc.- los cuales
deben se tabulados para
incluirlos en los planos de
perforación.-
TACOS
En el carguío hay que asumir
diferentes largos de tacos e
identificarlos
taco A = 20 veces el d
taco B = 50 veces el d
taco C = 75 veces el d

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