DISEO DE VOLADURA

4 DE MAYO DE 2014 RIDOS GRANTICOS DE GALICIA

E.T.S.E Minas (Vigo)

DISEO DE VOLADURA

Contenido 1. Introduccin ........................................................................ 2

2. Propiedades de los explosivos ......................................... 4

3. Dimetro de perforacin ....................................................... 4

4. Factor de fijacin en el fondo ................................................ 5

5. Potencia relativa .................................................................... 5

6. Parmetros geomtricos de la voladura ........................ 7

7. Carga del explosivo y consumos especficos ......................... 8

8. Esquema de la voladura .................................................... 9

DISEO DE VOLADURA

1. Introduccin

La extraccin del material se realizar mediante voladura. Necesitamos un volumen

total semanal de 6000m3, que se obtendrn a partir de dos voladuras a la semana de

3000m3 cada una. Las dimensiones de la voladura sern inicialmente de

30m10m10m.

Los clculos, que a continuacin se describen con detalle, se han realizado segn la

teora de Langefors y cumpliendo lo estipulado por el RGNBSM, y representan la

voladura tipo que habra que realizarse.

Parmetros de la voladura tipo: los parmetros econmicos bsicos para la perforacin

de roca mediante el uso de explosivos se muestran en la figura siguiente:

El objetivo es alcanzar un punto ptimo entre el tamao de partcula fragmentada y el

espaciamiento entre barrenos con los costes de perforacin y voladura, pues a menor

tamao de los fragmentos de la roca volada implica una mayor sencillez en las

operaciones de carga y transporte siempre y cuando la pila no est diseminada por un

rea muy extensa as como un mayor coste de perforacin y voladura debido a que

cuanto menor es el tamao, menor es el espaciamiento entre barrenos.

Para alcanzar dicho fin es necesario tener un detallado conocimiento de los parmetros

que intervienen en la voladura, que segn la teora de Langefords son funcin de la

cantidad de explosivo necesaria para romper la piedra en la voladura de un banco y cuya

expresin es:

= (, , , , , , , , )

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Donde:

Q = carga de explosivo

V = piedra

K = altura de banco

E = espaciamiento

h = altura de carga

d = dimetro del barreno

s = potencia del explosivo

u = velocidad de detonacin

= densidad del explosivo

ci = actores que dependen de la roca

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2. Propiedades de los explosivos

Como carga de fondo se utilizar el explosivo Goma 2 (Dinamita gelatinosa), cuyo

nombre comercial es RIODIN HE utilizamos los cartuchos de 70 mm de dimetro y 500

mm de longitud, y como carga de columna ANFO a granel (Nagolita) en caso de que

el barreno tuviese agua, es necesario encartucharlo en fundas de plstico, ya que el

ANFO presenta problemas en presencia de agua. Las caractersticas de los explosivos se

recogen en la siguiente tabla:

Riodin HE (Goma 2) Nagolita (ANFO)

Potencia

relativa,

s (%)

Densidad,

(g/cm3)

Velocidad

de

detonacin,

D (m/s)

Calor de

explosin,

Qe (MJ/kg)

Volumen

de gases,

(l/kg)

Potencia

relativa,

s (%)

Densidad,

(g/cm3)

Velocidad

de

detonacin,

D (m/s)

Calor de

explosin,

Qe (MJ/kg)

Volumen

de gases,

(l/kg)

96 1,45 2300 7600 4,7 891 84 0,80 4000 3,9 978

Buena resistencia al agua Mala resistencia al agua

Altura de banco:

De acuerdo con lo explicado en el apartado de diseo de explotacin, la altura de los

bancos tendrn una altura de 10 metros (K=10 m).

3. Dimetro de perforacin

La eleccin del dimetro del barreno d est condicionado por:

Las propiedades resistentes de la roca que se desea volar

El grado de fragmentacin de la roca que se precisa

El ritmo de produccin

La altura del banco K

La reduccin de los costes de perforacin que van asociados al

incremento de d.

Teniendo en cuenta todo lo anterior, se decidi realizar un dimetro de perforacin d=3

pulgadas (89 mm).

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4. Factor de fijacin en el fondo

La perforacin se realizar inclinada para as obtener la inclinacin de talud deseada. A

mayores, la perforacin inclinada evita la sobrecarga en el fondo del barreno propia de

la perforacin vertical como los daos en la parte superior (sombreros) e inferior (repis)

del banco. En base a esto, se consume una menor cantidad de explosivo y se reducen

las vibraciones.

La inclinacin, como ya se mencion anteriormente, ser de 2:1, por los que el factor de

fijacin en el fondo es de 0,85 (Langefors & Khilstrm, 1987).

Grado de retacado:

Al introducir la Goma en cartuchos dimetro de 70 mm, el grado de retacado depende

de la densidad de stos mediante la siguiente ecuacin:

= (

)2

fc = grado de confinamiento, que consideramos del 5%. Entonces fc = 1,05.

= 1,05 1,45 (70

89)

2

= ,

5. Potencia relativa

Se calcula mediante la siguiente ecuacin:

=5

6

[]

5+

1

6

[

]

850

Donde:

s = potencia relativa

Qe = calor de explosin =4,1 MJ/kg

v = volumen de gases = 891 l/kg

Por lo tanto:

=5

6

4,7

5+

1

6

891

850 = , = %

Factor de roca: Para una piedra V comprendida entre 1,41,5 m, el factor de roca se

calcula como (Langefors & Khilstrm, 1987):

= 0,05 +

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Donde la constante de roca c puede estimarse en un principio, y sin necesidad de

pruebas, en 0,40 kg/cm3. Segn esto, = 0,45kg/cm3.

Piedra mxima terica: Para el clculo se hace uso de la teora de Langefors, que se

resume en la siguiente ecuacin para una piedra V comprendida entre 1,41,5 m y una

altura de carga en fondo igual a 1,3 veces la piedra V (cargas alargadas, E/V=1,3):

=[]

33

[

3 ]

Donde:

V = Piedra terica (m)

d = dimetro del barreno = 89 mm

P = grado de retacado = 0,94 g/cm3

s = potencia relativa de la carga de fondo = 0,96

f = factor de fijacin en el fondo = 0,90

= factor de roca = 0,45 kg/cm3

E = espaciamiento (m)

Entonces:

=89

33

0,94 0,96

0,85 0,45 1,3 = ,

Una primera comprobacin que confirma el clculo es que para rocas normales la piedra

V est comprendida entre 35 y 45 veces el dimetro de perforacin d intervalo

correspondiente a 3,124,10 metros.

Piedra prctica: Debido a los errores que se puedan cometer en la perforacin, la piedra

prctica Vp se calcula mediante la ecuacin:

=

Donde:

Ee = error de emboquille = 0,05 m

Ea = error de alineacin

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= = 0,03 [10 (12 + (1 2 )

2)

0,5

] = 0,36

Por lo tanto:

= 3,63 0,05 0,36 = ,

Una comprobacin que verifica el resultado es que para rocas comunes la piedra

prctica est comprendida entre 30 y 40 veces el dimetro de perforacin d intervalo

correspondiente a 2,673,56 metros.

6. Parmetros geomtricos de la voladura

Piedra terica:

= 3,63

Espaciamiento terico.

= 1,3 = 1,3 3,63 = 4,72

Sobreperforacin:

= 0,3 = 0,3 3,63 = 1,09

Retacado:

= 0,8 = 0,8 3,63 = 2,90

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Longitud de carga en fondo:

= 1,3 = 1,3 3,63 = 4,72

Longitud de carga en columna:

= = 11,18 2,90 3,63 = 4,65

Altura de la carga:

= + 0,3 = 11,18 + 0,3 3,63 = 12,27

Piedra prctica:

= 3,22

Espaciamiento prctico:

= 1,3 = 1,3 3,22 = 4,19

Volumen de roca arrancado por cada barreno:

= = 3,22 4,19 11,18 = 150,843

7. Carga del explosivo y consumos especficos

Densidad lineal de la carga en fondo:

=

2

4= 940 [

3]

(0,089[])2

4 = ,

Carga en fondo:

= = 4,72 5,84 = ,

Densidad lineal de la carga de columna:

=

2

4= 800 [

3]

(0,089[])2

4 = ,

Carga en columna:

= = 4,65 4,98 = ,

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Carga total:

= + = 27,56 + 23,16 = ,

Consumo especfico:

. . =

=

50,72

150,84 . . = ,

Perforacin especfica:

. . =

=

11,18

150,84 . . = ,

Nmero de cartuchos en fondo:

El peso de cada cartucho se obtiene del catlogo del fabricante, que es de 2778g, y el

nmero de cartucho se calcula como sigue:

=

=

27,56

2,778= 9,92

Lo que equivale a 27,78 kg de Goma por cada barreno. Con esta eleccin la longitud de

la carga en fondo es de 5 metros, 28 centmetros superior a la terica, por lo que se

reducir esa distancia a la carga de columna.

La cantidad de ANFO con la que se deja de cargar el barreno debido a esto es 1,40 kg.

8. Esquema de la voladura

El esquema dispuesto es al tresbolillo con tringulos equilteros, pues es el que

proporciona la mejor distribucin de la energa del explosivo en la roca y permite

obtener una mayor flexibilidad en el diseo de la secuencia de encendido y direccin de

salida (IGME, 1987).

Para ello se calculan la piedra Vt y el espaciamiento Et en tresbolillo de la siguiente

manera:

=1

2 tan 60

=

Resolviendo el sistema se tienen las nuevas dimensiones, resultando una piedra Vt de

3,42 metros y un espaciamiento Et de 3,95 metros.

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El largo que se ha determinado para cada banco es de 50 metros, por lo que el nmero

de barrenos para la primera fila, con el espaciamiento de tresbolillo Et, resultan 12

barrenos. Considerando 4 filas para cada voladura, se consideran 46 barrenos.

Por lo tanto, la carga total de la voladura es de:

46 [] 50,72 [

] = 2333,12

Con objeto de minimizar los riesgos inherentes a la propia voladura y anular los externos,

propios del sistema elctrico, el sistema de iniciacin se har con detonadores no

elctricos (PRIMADET). El microretardo del detonador en el fondo ser de 500 ms (N20)

y el de superficie ser de 17 ms para barrenos de la misma fila y 42 ms para la unin con

la inmediatamente posterior.

1. Introduccin2. Propiedades de los explosivos3. Dimetro de perforacin4. Factor de fijacin en el fondo5. Potencia relativa6. Parmetros geomtricos de la voladura7. Carga del explosivo y consumos especficos8. Esquema de la voladura