explosiv o 2

8/16/2019 Explosiv o 2

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CONCEPTOS BASICOS


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Elección del explosivo

en función del tipo de roca

Calidad de la roca

Homogénea / competente Fracturada / poco competente

Velocidad de detonaciónAlta Baja

Densidad

Alta Baja

Presión de detonaciónAlta Baja

Volumen de gasesMedio Alta


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2. Explosivos Químicos Industriales

1. Definición

Los explosivos químicos industriales están constituidos por una mezcla demateriales combustibles y oxidantes que al ser iniciados apropiadamente danlugar a una reacción química muy rápida. En la reacción, el explosivo libera

grandes volúmenes de gases y energía hacia la roca, causando fragmentación,fisuras y grietas.

Cada explosivo posee una composición química específica:

Explosivos Ideales: poseen las mismas características (velocidad, presión

de detonación) cualquiera sea su diámetro, forma o condicionesambientales (TNT, PETN, NG).

Explosivos No Ideales: dependen del diámetro, temperatura,confinamiento, etc.

(ANFO, el ANFO pesado), emulsiones, acuageles, slurries.


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ONDA DE CHOQUE O STRESS

EN EL MEDIO CIRCUNDANTE

EXPLOSIVO NO

DETONADO

FRENTE DE CHOQUE

EN EL EXPLOSIVO

PLANO

C -J

ZONA DEREACCION

PRIMARIA

GASES EN EXPANSION

El fenómeno de la detonación:

•

Cuando se detona una carga explosivasu masa se transforma en gases a altapresión y temperatura.

• El efecto dinámico de la explosióngenera una onda de choque (y no elhecho que se generen grandespresiones).

• La onda viajará a través del entorno,con forma cilíndrica al principio yesférica después.

2. Explosivos Químicos Industriales


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2.1 Propiedades de los explosivos

Las propiedades básicas de un explosivo son:

1 Densidad

2. Resistencia al agua

3. Sensibilidad

4. Estabilidad química

5 Balance de oxígeno

6. Generación de gases

7 Impedancia


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1. Densidad

• Peso del explosivo por unidad de volumen.

• Controla la concentración de energía en una perforación.

• Un explosivo con una densidad menor a 1 gr/cc flotará en el agua.

2. Resistencia al agua

• Capacidad para resistir una prolongada exposición al agua sin perder suscaracterísticas.

• Medida de cuanto es influenciada la detonación del explosivo por el agua enla perforación.



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3. Sensibilidad

• Representa una medida de la facilidad para la iniciación del explosivo.

• Da cuenta de las condiciones mínimas requeridas para la detonación.

• Si la sensibilidad es baja, la detonación en el hoyo podría ser interrumpida

si existiera un corte o algún obstáculo dentro de la columna explosiva.• Un explosivo con mucha sensibilidad podría causar la propagación de la

detonación entre perforaciones adyacentes.

Puede ser descrita por:

• Sensibilidad al espacio entre tiros.• Test de impacto.

• Tolerancia a la presión

• Diámetro crítico.



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4. Estabilidad Química

• Intervalo de tiempo que un explosivo puede permanecer en la perforación sin uncambio en su composición química o en sus propiedades físicas.

• Los acuageles pueden experimentar un debilitamiento en la estructura gelatinosaresultando en una pérdida del aire atrapado (microburbujas), segregación ycristalización de los nitratos disueltos.

• Las emulsiones y ANFOS pesados algunas veces experimentan cristalización en lafase emulsión resultando un endurecimiento del producto y menor energía.



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5. Balance de oxígeno

• Un explosivo es considerado que tiene balance de oxígeno cero cuandocontiene el oxígeno justo para oxidar completamente el combustiblepresente.

•

Exceso de oxígeno reaccionará el N2 para formar NO2 y un déficit de oxígenoproducirá CO.

• La mayoría de los explosivos son deficientes en oxígeno.

6. Generación de Gases

• Se expresa como volumen de gas por unidad de masa de explosivo ( Lts /kgs,moles/gr.).

• Los gases primarios de un explosivo con oxígeno balanceado deberían ser :H2O, NO2, N2, y eventualmente sólidos y líquidos.



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7. Impedancia

• Es la propiedad que sirve para medir la transmisión de la energía delexplosivo a la roca.

• La transferencia de la energía del explosivo a la roca se maximiza si la razón

(R) entre la impedancia del explosivo y la impedancia de la roca se acerca a 1.

Ie = VOD x Dexp; impedancia del explosivo.

Ir = Vp x Droca; impedancia de la roca.

Donde, VOD = velocidad de detonación del explosivo.

Dexp = densidad del explosivo.

Vp = velocidad de onda p.

Droca = densidad de la roca.

• Con los valores de lr inferiores o superiores a 1 habrá perdida de transferenciade energía del explosivo.



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2.2 Términos que describen el rendimiento

1. Velocidad de Detonación

• Es la velocidad a la que la reacción de detonación se extiende a través de lacolumna explosiva, ya sea cartucho o en la perforación.

• Está influenciada por :

– El diámetro de la carga.

– Grado de confinamiento.

– Densidad del explosivo.

– Tamaño de las partículas del explosivo.


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2. Presión de Detonación (Pd)

• Es la presión en el frente de detonación. La presión repentina creada,fragmentará en lugar de desplazar materiales y es aquella que da a unexplosivo el poder fragmentador (refleja la energía de choque).

• La magnitud de la presión de detonación está en función de la densidad y de la

velocidad de detonación del explosivo.

Pd = 0.25 * d * VOD2

donde:

Pd = Presión de detonación en Pa.VOD = Velocidad de detonación en Mt./Seg.

d = Densidad del explosivo en Kg./m3.



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3. Presión de hoyo

• Presión ejercida sobre la pared de la perforación por los gases de ladetonación.

• La presión de hoyo es algunas veces expresada como un porcentaje de la

presión de detonación.

• Esta puede variar desde 30% a un 70% de la presión de detonación.

• La magnitud de la presión y el tiempo sobre el cual se ha ejercido es unamedida de la energía del gas del explosivo.

• Esta energía del gas está en función del confinamiento de la carga comotambién de la cantidad y temperatura del gas.



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4. Energía Disponible

• Valor calculado sobre las leyes de la termodinámica.

• Se asume como ideal el comportamiento en la reacción de una detonación(100 % eficiencia).

•

Los explosivos industriales no son ideales, excepto los usados para lainiciación, tales como PETN, TNT, etc.

• Los rangos de eficiencia de los explosivos fluctúan entre el 30% y 90%

• Es usualmente expresada sobre la base del peso (Mj/kg.); aunque también seexpresa en base al volumen.

5. Potencia Absoluta en Peso

• Es una medida de la cantidad absoluta de energía (en calorías), utilizable encada gramo de explosivo: Ejemplo : ANFO = 912 Cal/gr; ALTA EMULSION =958 Cal/ Gr.



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6. Potencia Absoluta en Volumen ( PAV )

• Es una medida de la cantidad absoluta de energía ( en calorías ), utilizable encada centímetro cúbico de explosivo.

• Se obtiene al multiplicar la PAP por la densidad del explosivo.

• EJEMPLO :

ANFO = 739 Cal / Gr. ( 912 Cal/Gr. * 0.81 Gr/ cc.)

ALTA EMULSION = 1140 Cal / Gr. ( 958 Cal/Gr. * 1.19 Gr/ cc.)



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7. Potencia Relativa en Peso (PRP)

• La medida de la energía utilizable por peso de explosivo es comparado conigual peso de anfo. Se calcula dividiendo PAP del ANFO y multiplicado por100.

•

Para el ANFO se toma el valor de 100.• Esto está basado sobre un valor calculado teóricamente que no es corregido

por la no idealización del explosivo.

Ejemplo:

Para una EMULSION“X”

la PRP = 680 Cal/Gr x 100 = 75 %912 Cal/Gr.



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Capítulo II: Operaciones con explosivos

En minas a cielo abierto y subterráneas


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FACTORES PRINCIPALES QUE AFECTAN LA EFICIENCIA DE LA TRONADURA.

A.- ACTITUD.

• La preocupación por los detalles es la clave de una tronadura eficiente y segura.

• Cada operación debe ser realizada en la forma más precisa posible.

• Los controles de calidad pueden aumentar la productividad considerablemente.

• Los diseños eficientes de tronadura requieren de un esfuerzo grupal.

• Cada operación afecta el resultado de la próxima operación.

Tronadura en cielo abierto

Carga de la

Tronadura

Diseño dela Tronadura

Preparacióndel Banco

Distribucióndel Patrón

PerforaciónExcavación

Cuantificacióndel Resultado

Refinamientodel Diseño


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B.- COMUNICACIÓN.

• Las prácticas seguras de tronadura requieren de una buena comunicación.

• La comunicación entre los miembros de un mismo grupo y entre los grupos es imperiosa.

• Los diseños óptimos de tronadura dependen del aporte de cada grupo.

C.- TRES CLAVES PARA UN DISEÑO DE TRONADURA EFICIENTE.

• La distribución de la energía explosiva en la masa de la roca.

– La energía debe ser distribuida en forma pareja para lograr una fragmentación uniforme.

• Confinamiento de la energía explosiva en la masa de la roca.

– La energía explosiva debe ser confinada durante el tiempo suficiente después de la detonaciónpara fracturar y desplazar el material.

• Nivel de energía explosiva.

– Debe ser suficiente para vencer la fuerza estructural de la roca y permitir el desplazamiento



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RESULTADOOPTIMO DE

LA TRONADURA

NIVEL DE ENERGIA



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D.- EFECTOS GEOLOGICOS SOBRE EL RESULTADO DE LA TRONADURA.

• ESTRUCTURAS AGRIETADAS O FRACTURADAS.

– La fragmentación será controlada por las fracturas existentes.

– Los patrones de perforación más pequeños minimizan los efectos adversos de las grietas yfracturas.

– Una roca muy agrietada generalmente requiere menos energía explosiva para una buenafragmentación.

– Los explosivos con una gran producción de gas como por ejemplo el ANFO para eldesplazamiento son apropiados para rocas fracturadas muy agrietadas.

– El espaciamiento de las grietas en la masa de la roca puede indicar el tamaño del fragmentopost - tronadura.

– La orientación de la cara libre con respecto a las grietas también es una consideración clavepara la fragmentación y el control del muro.



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El patrón de perforaciones más distantes nopermite la distribución pareja de la energía.

CARA LIBRE ZONA DE MALA

FRAGMENTACION

MASA DE ROCA AGRIETADA



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• DUREZA DE LA ROCA.

– Puede ser determinada en terreno durante la perforación y registrado en informes de

perforación como ayuda durante la carga.

– Las rocas más duras, de mayor densidad pueden necesitar factores de energía más altos parauna fragmentación óptima.

– Los barrenos de tronadura deberían ser cargados de acuerdo a las zonas de dureza (grietasduras, roca de cubierta)

– Las vetas de barro pueden producir un orificio que permite el escape de energía explosiva.



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• CAVIDADES.

– Pueden producir la sobrecarga de la masa de roca con la consiguiente formación de un orificio de ventilación yla producción de un flyrock.

– Puede liberar prematuramente la presión explosiva (trabajos subterráneos bajo el tajo abierto).

ROCA DE CUBIERTA DURA

CAPA DE BARRO DEBIL

FONDO DEL BARRENO DURO

CARGA EN EL TACO

ANFO

ANFO

RELLENO

EXPLOSIVO DE ALTA ENERGIA

La masa de la roca deberá ser cargada de acuerdo a lascondiciones específicas del lugar.



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FRAGMENTACION DE LA ROCA POR EFECTO DE LA TRONADURA

PROCESO DE LA FRACTURA.

• El explosivo detona creando tensión en la roca y altas presiones de gas (10.000 - 40.000 Kg./cm2) en el barreno.

• Se producen grietas en la masa de la roca causadas por la forma del esfuerzo.

• El gas a alta presión actúa como cuña para expandir las grietas (tanto en las grietas existentes antes de la tronadura yaquéllas inducidas por la tronadura).

• La roca es desplazada hacia el lugar de menos resistencia.

• Los respiraderos de gas explosivo y la pila de material se forman por gravedad.

FRACTURA DE ROCA POR EXPLOSIVOS

CARA LIBRE

EL EXPLOSIVO DETONA

PRODUCIENDO ONDAS

DE TENSION

SE PRODUCEN GRIETAS

DE TENSION EN LA

MASA DE LA ROCA

LA PRESION

DEL GAS EXPANDE

LAS GRIETAS

EL MOVIMIENTO

COMIENZA HACIA

LA CARA LIBRE



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Criterios de selección de explosivos

• Características de la roca – Rocas masivas fisuradas –

Rocas muy fisuradas – Rocas conformadas en bloques – Rocas porosas

• Diámetro de carga

•

Volumen de roca a tronar

• Condiciones de seguridad

• Presencia de agua

• Humos

• Condiciones atmosféricas

• Problemas de entorno

• Atmósferas explosivas

• Precio del explosivo

• Problemas de suministro

La selección de un explosivo dependerá de una serie de condiciones que espreciso tomar en cuenta:


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Elección del explosivo

en función del tipo de roca

Calidad de la roca

Homogénea / competente Fracturada / poco competente

Velocidad de detonaciónAlta Baja

Densidad

Alta Baja

Presión de detonación

Alta Baja

Volumen de gasesMedio Alta


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Variables de tronadura en bancos

LV

H

T

TA

S

Se

Be

V

B

J


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Perforación Vertical e Inclinada

MALA

FRAGMENTACION

ENERGIA UTIL

ENERGIA DESPERDICIADA

MALA FRAGMENTACION


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Esquemas de perforación

Esquemas cuadrados /Rectangulares

Esquemas trabados


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Disposición de cargas iniciadoras

CARGASINICIADORAS

PEQUEÑASMULTIPLES

CARGASINICIADORA

PEQUEÑAUNICA

GRAN CARGAINICIADORA

UNICA

CARGAINICIADORACOMBINADA

RESULTADO EXPLOSIVO EN AUMENTO

ZONAS DEBAJADETONACION

TACO

EXPLOSIVOPRINCIPAL

AGENTE DETRONADURA

DE ALTAVELOCIDAD

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