clases tema1b

Tema 2

Msc. Carlos Retegui Ordoez

1.2.3 Diseos de perforacin subterrnea

Los diseos de perforacin en frente y en banqueo son

diferentes, analizaremos secuencialmente cada diseo

Un diseo bsico para avances horizontales es el mtodo

de cuadrados y rombos inscritos, con arranque de con

corte quemado en rombo.

En este mtodo los taladros se distribuyen en forma

concntrica, con los taladros de corte en la parte central.

Los taladros, de acuerdo a la forma de salida al momento

de detonacin, se denominan:


arranque

ayudas

cuadradores

Corona

Arrastre


1. Arranques : son los perforados en el centro de la labor,

que en orden se salida son disparados primero. Por lo

general contienen entre 30% a 50% mas de carga que

los otros taladros.

2. Ayudas : son los que rodean a los arranques y forman

las salidas hacia la cavidad inicial, de acuerdo a la

dimensin del frontn su numero varia, se pueden

colocar hasta 3 filas , la 2da y 3ra fila se denomina

taladros de destrozo y salen en un tiempo diferente a la

1ra fila.


3. Cuadradores : Son los taladros laterales (hastiales)

4. Corona o Alzas: son los que forman el techo o bveda.

5. Taladros de arrastre o Piso : son los que

corresponden al piso de la labor o galera, son

disparados al final de la ronda.


El numero de taladros en un frontn depende entre otras

consideraciones de los siguientes factores:

1. Tipo de Roca

2. Calidad de roca

3. Fragmentacin que se desea

4. Dimetro de taladro

5. Tipo de explosivos


6.1 Seleccin del dimetro de taladro

El primer paso en el proceso de perforacin, es

seleccionar el dimetro de taladro mas apropiado.

Existe un axioma mientras mas grande es el dimetro del taladro, menor el costo de perforacin por unidad de

produccin

En la explotacin subterrnea la eleccin del dimetro de

taladro esta ligada siempre al mtodo de explotacin y a la

capacidad de mecanizacin de las operaciones


Normalmente los dimetros mas usados estn en el rango

de 16 mm (5/8) a 76 mm (3), sin embargo en los mtodos de taladros largos se llega a usar dimetros de

hasta 165 mm (6.5).

La eleccin del dimetro determina el tipo de mquina

perforadora a usar


Perforacin en labores Preparacin y

desarrollo

Las labores horizontales son:

Tneles

Galeras

Cruceros

Rampas, etc.

La caracterstica principal de estas labores es que solo

tienen una cara libre (el frontn), entonces las tcnicas de

perforacin se deben adecuar a esta limitante.


Otro problema cuando se perfora taladros con una sola

cara libre es que debido a la longitud en relacin con la

relativamente pequea seccin transversal de la labor, los

taladros (hoyos) pueden ser perforados en forma

perpendicular a la cara libre (a lo mucho una pequea

inclinacin), esto limita el arranque de la roca.

Se subsana creando una cara libre (corte o arranque),

perforando algunos taladros que se disparan primero o no

se cargan (vacos)


Una aproximacin al numero de taladros por perforar en un

frente o frontn se obtiene con la siguiente formula:

# =

Donde A= ancho

H = altura.


Una variante utilizada para calcular el numero de taladros

es:

# =

+ ( )

Donde:

P es el permetro de la seccin = 4

dt distancia entre taladros de la periferia

c factor de carga

S seccin en m2


Los valores para dt en metros y c se ven en la siguiente

tabla:

Tipo de roca dt (m) c

Tenaz o dura 0,50 0,55 2,0

intermedia 0,60 0,65 1,5

friables 0,70 0,75 1,0


La distancia entre taladros depende del numero y el rea

del frente a perforar, se puede usar los siguientes valores

distancia(cm)

Arranques 15 - 30

Ayudas 60 - 90

cuadradores 50 - 70


Longitud de taladro

La longitud de los taladros estn bsicamente determinados por el tipo de arranque escogido y por las caractersticas de la perforadora.

En cortes quemados se puede perforar entre 2 y 3 metros, En cortes en V de 1 a 2.

Una formula emprica para los cortes en cua o en V es

= . .

Donde

S es la seccin en metros cuadrados


Ejemplo aplicacin

Determinar la longitud y numero de taladros del frontn para las labores horizontales necesarias en la preparacin

y desarrollo para una seccin de 4 m x 4 m.

Suponemos que la roca en estril es de tipo II y en mineral

de tipo III de acuerdo a la clasificacin que se muestra en

el cuadro:


Solucin:

La forma mas rpida es aplicando la formula:

# = 10

# = 4 4 10 = 40 taladros.

Sin embargo para ser mas precisos aplicamos la formula

# =

+ ( )

= 4 4 = 8


Entonces

# =8

0.50+ (2 16)

# = 48 taladros

# =8

0.60+ (1.5 16)

# = 38


Ejemplo de aplicacin

Determinamos la longitud de los taladros, con corte en

cua:

= 0.5 0.5

= 160.5 0.5

= 2 m

Este largo de taladro es muy corto si pensamos usar

perforadoras de avance no porttiles, entonces deberamos usar

el corte quemado para que nuestros taladros alcancen hasta 3

m de longitud


Perforacin en Produccin

La produccin en todas las operaciones subterrneas se

hacen en base al concepto de avance en rodajas.

Bsicamente un avance en rodajas consiste en perforar

una o mas filas de taladros paralelamente y volarlos hacia

la cara de alivio o cara libre.

Se puede calificar la perforacin de produccin en

I. Taladros cortos

II. Taladros Largos


Tipos De Perforacin: Tajeo

El tajeo es el mtodo para excavar en el mineral, este

consiste en perforar de acuerdo a las necesidades para

extraer el mineral, pueden ser perforaciones:

Verticales hacia arriba o abajo


Horizontales o inclinados


Tipos de Perforacin: Tajeo con Taladros

Largos

Con el mejoramiento de las perforadoras y accesorios se

pueden perforar en ciertos yacimientos taladros largos (

hasta 76 m) y de mayor dimetro (51 -178 mm).

La perforaciones pueden hacerse en bancos, en abanico o

radialmente.

Tambin se pueden hacer perforaciones verticales u

horizontales.


Perforacin en abanico y Radial


Banqueo horizontal


Banqueo tipo Breasting


Perforacin en labores verticales

La diferencia con las excavaciones horizontales son que

estas se realizan en espacios mas pequeos por tanto

existen mayores complicaciones para perforar.

Actualmente se han desarrollado mltiples tcnicas para

construir labores verticales, a esto se suma el desarrollo de

perforadoras especiales para esta labor, esto facilita

mucho la perforacin.


Mostramos algunos trazos de perforacin usados para labores horizontales CHIMENEAS


PIQUES


PIQUES CON CORTE ANGULAR


Malla de Perforacin y Voladura

El diseo de la malla es crtico en los resultados de la

voladura, esta malla se realiza para colocar espacialmente

todos los taladros de tal manera que la roca sea

fragmentada adecuadamente por el explosivos colocado

en cada hoyo.

El diseo de mallas en minera superficial y subterrneas

difieren bsicamente por el mtodo de perforacin y

existen muchas formulas empricas as como modelos

matemticos.


1.2.3 Diseo de mallas en minera subterrnea

Diseo de mallas para labores con un solo frente:

La nica cara libre en voladura de tneles, piques o

chimeneas viene a ser el frente, por esta razn la rotura de

la roca se realizar con un gran confinamiento.

El burden y espaciamiento son cortos, especialmente en el

rea del arranque.


Calculo del burden del arranque

1. Burden estimado del taladro de alivio al primer taladro

de arranque


Geometra de un corte de cuatro secciones con taladros

paralelos. (todos los dimetros se expresan en metros)


Seccin del corte Burden Lado seccin

1 B1 = 1.5 * D2 B1 * 2

2 B2 = B1 * 2 1.5 *B2 *2

3 B3 = 1.5 *B2 *2 1.5 *B3 *2

4 B4 = 1.5 *B3 *2 1.5 *B4 *2


La concentracin lineal de carga se calcula a partir de

la siguiente expresin:

Dnde:

q = Concentracin lineal de carga (kg/m)

D1= 1 = Dimetro de perforacin (m)

D2= 2 = Dimetro del taladro vaco (m)

B1= B = Burden

c = Constante de roca ( c 0.45 )

RWSANFO = Potencia relativa en peso del explosivo referida al ANFO

Para calcular el resto de las secciones se considera que ya

existe unos huecos rectangulares de anchura Ah y que se conocen las concentraciones lineales de carga q1

el valor del burden se calcular a partir de:


Cuando existe un error de perforacin tal y como se

muestra en la figura la superficie libre Ah difiere de la distancia A h en la primera seccin, por lo que:


Y sustituyendo este valor en la ecuacin anterior resulta:

Diseo de arrastres

Segn Carlos Lpez Jimeno/Emilio Lpez Jimeno, (2003),

el burden de los taladros de arrastre dispuestos en filas se

calcula, bsicamente con la misma frmula que se emplea

en las voladuras de banco, considerando que la altura de

esta ltima es igual al avance del disparo.



Dnde:

f = Factor de fijacin, generalmente se toma 1.45 para tener en cuenta el

efecto gravitacional y el tiempo de retardo entre taladros.

S/B =Relacin entre el espaciamiento y el burden que se suele tomar = 1.

C = Constante de roca corregida

C = c + 0.05 para burden 1.4 m

C = c + 0.07/B para burden < 1.4 m

Modelo de Holmerg

= Dimetro del taladro (m)

PoD =Presin de detonacin del explosivo (kg/cm2)

=Resistencia a la compresin de la roca (kg/cm2)

Ae = rea de excavacin (m)

Fc =Factor de carga (kg/TM)

Fs = Factor de seguridad

RQD


Diseo de mallas para tajeos

La voladura con una configuracin tipo banco se definen

en general como aquellas donde la carga explosiva puede

interactuar con respecto a dos caras libres en minera

subterrnea se presentan tambin situaciones con bancos

horizontales o invertidos, como asimismo bancos sin

empotramiento.


Determinacin del factor de seguridad en voladura subterrnea.

En la malla de perforacin s ha notado que el burden de arranque es la ms crtico, porque es la base de la voladura subterrnea.

Entonces se calculara una constante para el factor de seguridad del burden de arranque mediante pruebas de campo.

Los burden de corte, arrastre, contorno y ncleo son correlativamente crecientes al burden de arranque, por consiguiente el factor de seguridad de cada uno de estos burden es correlativamente decreciente al factor de seguridad del arranque.


Modelo matemtico para determinar el

burden en tajeos

=

33 ( )/( (

)

2

D = dimetro del taladro

C = constante de roca

0,3 + 0,75 roca media

0,4 + 0,75 roca dura

f = factor de fijacin si taladro horizontal = 1

PRP = potencia relativa en peso de explosivo

E/B = relacin espacio sobre burden

dc = densidad de carga del explosivo (gr/cm3)

L = longitud de taladro.

Este Bmax se corrige por desviacin de taladros y error en emboquillamiento

B= Bmax - 2D- 0.02 L


Modelo Matemtico para calcular el burden en

taladros largos

Utilizamos la formula basada en el Factor de carga para

determinar el burden y espaciamiento

= + 0,03 + (0,40

)

CE = consumo especifico de diseo en el fondo del taladro y un quinto

de la longitud del mismo, en kg/m de explosivo

FC = factor de carga base de la roca

L = longitud del taladro

AV = Ancho de avance vertical (% de avance con la voladura= 90%)


El factor de carga FC esta dado por:

Tipo de roca Consumo especifico base ,

ce (kg/m)

Fisurada

Con juntas

Fracturada

Homognea

Homognea y dura

Homognea y blanda

0,60

0,55

0,50

0.45

0,40

0,35


El esquema en el fondo (Ae) se calcular a partir de : (q es

la carga lineal del taladro= 0.65 L)

= = /

= =0.65

La relacin entre el burden (B) y el espaciamiento (E) en

este mtodo esta en el rango:

E/B = 1.3 a 2


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