Ing. Ericsson Albino S.

DISEÑO DE MALLAS DE

VOLADURA

* Diámetro de perforación

* Burden

* Espaciamiento

* Tipo de Malla

* Tamaño de la Voladura

* Sobreperforación

* Factor de energía

* Cargas parciales

* Taco

* Altura del banco

a) Propiedades físicas de la roca (mineral y estéril) * Débil? *Competente? * Quebradizo? * Atenuación? b) Características de los conjuntos de diaclasas * Masiva? * Fracturas espaciadas? * Alta densidad de fracturas? * Conjuntos principales? c) Parámetros de perforación *Tipo de perforadora * Longitud de taladro * Diámetro de taladro * Alineación

d) Explosivos * Tipo * VOD * Resistencia al agua * Energía del gas * Tiempo de residencia * Sensibilidad

e) Geometría de la Voladura

* Volumen a volar * Tamaño y forma * Malla (burden y espaciamiento) * Carga completa o parciales

f) Iniciación y primado *Iniciación puntual * Cantidad y tipo de iniciador

g) Secuencia de iniciación y tiempo de retardo

* Echelón, en V, etc. * Períodos cortos o largos

En muchos aspectos el diámetro de los taladros es el factor de diseño más crítico, ya que la mayoría de los otros factores están relacionados a esta dimensión. Factores involucrados en la decisión son:

* Costo específico de la voladura ($/m3 de roca volada).

*Fragmentación y la relación entre el espaciamiento de los taladros y de las fracturas.

* Tamaño de la perforadora y la accesibilidad al sitio.

* Altura del banco y la proporción del hoyo requerido para el taco.

Como una guía empírica el diámetro deberá estar entre a.5% y 1% del largo requerido del taladro. Taladros de diámetros más pequeños que esto entregará mejor fragmentación. Menores vibraciones y permitirán el uso de perforadoras más livianas y móviles pero probablemente aumentarán el costo de perforación.

Es la distancia desde el eje del taladro a la cara libre perpendicular más cercana. También la distancia entre filas de taladros de una voladura. Se considera el parámetro más determinante de la voladura. Depende básicamente del diámetro de perforación, de las propiedades de la roca, altura de banco y las especificaciones del explosivo a emplear.

Si el burden es excesivo, la explosión del taladro encontrará mucha resistencia para romper adecuadamente Por el contrario, si es reducido, habrá exceso de energía, la misma que se traducirá en fuerte proyección de fragmentos de roca y vibraciones.

Se cuenta con varias formulaciones: Andersen, Pearse, ASH y KONYA

𝐵 = 𝐾 ∗ 10−3 ∗ 𝐷 ∗ 𝑃𝐷

𝑅𝑇

12

Donde: B = Burden máximo (m) K = Constante que depende de las características de la roca (0.7 a 1) D = Diámetro del taladro (mm) PD = Presión de detonación del explosivo (Kg/cm2) RT = Resistencia a la tracción de la roca (Kg/cm2)

Formulación de Pearse:

Es la distancia entre taladros de una misma fila que se disparan con un mismo retardo o con retardos diferentes y mayores en la misma fila. Se calcula en relación con la longitud del burden, a la secuencia de encendido y al tiempo de retardo entre taladros. En la práctica normalmente es igual al burden para malla de perforación cuadrada E = B y de E = 1.1 a 1.4 B para malla rectangular o triangular. S = (1.1 a 1.4) B Para las cargas de precorte o voladura amortiguada el espaciamiento menor: E = 0.5 a 0.8 B, cuando se pretende disminuir el efecto de impacto hacia atrás. Según Konya el espaciamiento entre taladros en un precorte puede determinarse por: S = 10 * Dh Donde: S = Espaciamiento (mm) Dh = Diámetro del taladro (mm)

La sobreperforación es necesaria en la mayoría de las operaciones, para proporcionar un grado suficiente de fragmentación a nivel de piso. El grado de fragmentación logrado en la base de una columna larga de explosivo es pequeño relativo a la lograda alrededor del centro de la carga. En relación con lo anterior, los taladros se deben perforar debajo del nivel del piso del banco. Sin una sobreperforación adecuada puede resultar un piso irregular, y se perderá un tiempo valioso y la productividad de la maquinaria en lograr las condiciones de piso diseñadas.

SP = Ksp * d

Donde SP es la sobreperforación (m), d es el diámetro del taladro (m) y la constante Ksp varía de 8 a 12.

El taco se añade a los taladros para proporcionar el confinamiento de la energía de la explosión. Mientras más tiempo el material del taco permanezca en su lugar mayor es la efectividad de la energía explosiva y mayor es el grado de fragmentación y desplazamiento logrado por la voladura y para controlar la generación de proyección de rocas desde la región del collar del taladro.

Generalmente el largo del taco se relaciona al diámetro del taladro (y por lo tanto al burden) y comúnmente es igual al burden. Un buen control de la eyección del taco se obtiene generalmente usando la siguiente relación:

T = Kst * d

Donde T es la longitud del taco (m), d es el diámetro del taladro (m) y la constante Kst varía de 25 a 30.

La secuencia de iniciación determina el orden en que los taladros detonan en una malla de voladura. Comúnmente los términos usados para describir la secuencia de iniciación incluyen a las salidas por Filas, en “V”, en Echelón y Diamante, donde las líneas que unen los taladros indican el tiempo de detonación del taladro.

Los factores que influyen en la selección de la secuencia de iniciación son:

El número de caras libres, dirección preferencial del desplazamiento de la roca quebrada, la orientación de los conjuntos de diaclasas y de las estructuras.

Salidas por tajadas horizontales. La cadencia esta dada por el orden de encendido de taladros, de acuerdo a los tiempos de retardo entre ellos. Generalmente se emplea distribución cuadrada para disparos instantáneos o cuando se usa un solo retardo por fila.

Se emplean hileras múltiples en “V” para lograr una distribución más apretada, incrementar la fragmentación y colocar la carga de escombros al centro.

Salidas por tajadas en diagonal. La cadencia está dada por el orden de encendido de taladros, de acuerdo a los tiempos de retardo entre ellos. Se emplea distribución triangular o de tresbolillo cuando se emplea más de un retardo por hilera

* Cuando existen dos cara libres, la iniciación de la voladura comienza generalmente en la esquina libre, proporcionando un confinamiento mínimo de las cargas explosivas. El movimiento del burden, en este caso tenderá a formar un ángulo de bisecta el ángulo entre las dos caras libres. * Cuando existe solo una cara libre, la iniciación generalmente comienza en el centro de la primera fila de taladros, y progresa a velocidades iguales, alejándose del centro hacia los dos extremos de la malla. Este tipo de iniciación produce una pila que tiene una altura máxima en la mitad de la malla, con menor altura en los extremos, aunque este efecto puede no ser pronunciado para mallas de taladros largos.

La correcta selección del intervalo de retardo es una de las tareas más difíciles en el diseño de voladura. El retardo tiene la capacidad de influenciar cada aspecto de la voladura, como la fragmentación, estabilidad, excavabilidad, impacto ambiental y sobre quiebre. La detonación de taladros individuales (o de grupos de pozos) puede retardarse por las siguientes razones: * Para mejorar fragmentación de la pila. * Proporcionar mayor control sobre el desplazamiento de la pila. * Reducir el grado de sobre quiebre y daño y los niveles de vibración de la roca y la sobre presión.

Se ha comprobado en varias oportunidades que un retardo óptimo depende del burden. Valores mostrados en la literatura varían de 3 a 15 ms/m de burden, con referencia a valores tan altos como 26 ms/m. Por la variabilidad de estos datos, la regla general no debe tomarse en cuenta. El intervalo óptimo lo decidirá el tipo de roca y los requerimientos del operador.

La correcta selección del tipo de iniciación y los tiempos de los retardos ayudaran a: * Control de la fragmentación. * Control del perfil de la pila. * Sobre quiebre y control de daño. * Control de vibración y sobre presión.