Perforación y Voladura de Rocas en Minería

Perforación y Voladura de Rocas.

Este Libro de Perforación y Voladura de Rocas en Minería, desarrollado por el Departamento de Explotación de Recursos Minerales y Obras Subterráneas, Madrid – España. Contiene información que permite, tanto a profesionales, docentes, estudiantes y personas relacionadas a este rubro, desarrollar capacidades para poder realizar estos trabajos de manera eficaz y segura.

Perforación y voladura

La perforación y voladura es una técnica aplicable a la extracción de roca en terrenos competentes, donde los medios mecánicos no son aplicables de una manera rentable. Así, partiendo de esta definición, este método es aplicable a cualquier método de explotación, bien en minería, bien en obra civil, donde sea necesario un movimiento de tierras.

La técnica de perforación y voladura se basa en la ejecución de  perforaciones en la roca, donde posteriormente se colocarán explosivos que, mediante su detonación, transmiten la energía necesaria para la fragmentación del macizo rocoso a explotar.

De esta forma, se tienen dos tecnologías claramente diferenciadas: la tecnología de la perforación y la tecnología de diseño y ejecución de voladuras. Las técnicas de perforación, además de la aplicación a la ejecución de perforaciones para voladuras, se emplean para multitud de aplicaciones, como puede ser la exploración, drenajes, sostenimiento, etc.

Perforación en Roca

La perforación en roca ha ido evolucionando con el tiempo con la incorporación y empleo de diferentes tecnologías, aunque muchas han ido cayendo en desuso, bien por la eficiencia conseguida, o bien por otros condicionantes externos (económicos, medioambientales, etc.). Las más empleadas y desarrolladas se basan en sistemas de perforación mecánicos, conocidos como sistemas de perforación “a rotación” y “a percusión”. Son estos métodos, cuya eficacia se enmarca en energías específicas por debajo de los 1.000 J/cm3, los que serán más ampliamente descritos y desarrollados en este libro.

Existe una relación intrínseca entre la perforación y la voladura, ya que puede afirmarse categóricamente que “una buena perforación posibilita una buena voladura, pero una mala perforación asegura una mala voladura”. Se entiende por buena perforación aquella que se ha hecho con los medios y técnicas más adecuadas y que además se ha ejecutado de forma correcta. Asimismo una buena voladura será aquella que cumple con el objetivo para que el que fue diseñada.

Perforación y Voladura de Rocas en Minería

Este manual de perforación y voladura de rocas en minería, esta desarrollado en 17 capítulos ampliamente desarrollados. 

CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN 

2. SISTEMAS DE PERFORACIÓN A PERCUSIÓN 

2.1. POTENCIA DE PERCUSIÓN 
2.2. PERFORACIÓN NEUMÁTICA 

2.2.1. PERFORADORAS CON MARTILLO EN CABEZA 
2.2.2. PERFORADORAS CON MARTILLO EN FONDO 
2.2.3. PERFORACIÓN DE RECUBRIMIENTOS. SISTEMA ODEX 
2.2.4. COMPRESORES 

2.3. PERFORACIÓN HIDRÁULICA

3. SISTEMAS DE PERFORACION A ROTACION 

3.1. PERFORACIÓN POR CORTE
3.2. PERFORACIÓN ROTATIVA CON TRICONO 

3.2.1. TRICONOS 
3.2.2. PARÁMETROS DE PERFORACIÓN

3.3. PERFORACIÓN CON CORONA DE DIAMANTE 

3.3.1. CORONAS
3.3.2. PARÁMETROS DE PERFORACIÓN 

4. CAMPO DE APLICACION DE LOS DISTINTOS SISTEMAS DE PERFORACION 

4.1. ROTACIÓN POR CORTE Ó CON TRICONO
4.2. ROTACIÓN CON CORONA PARA EXTRACCIÓN DE TESTIGO
4.3. PERCUSIÓN
4.4. CONSIDERACIONES FINALES 

5. TECNICAS DE EVACUACION DEL DETRITUS

6. TECNICAS DE TESTIFICACION 

6.1. TESTIFICACIÓN CONTINUA 
6.2. NORMALIZACIÓN 

6.2.1. NORMA EUROPEA (MÉTRICA) 
6.2.2. NORMA AMERICANA

6.3. TESTIFICACIÓN POR CAPTACIÓN DEL DETRITUS  

7. SELECCION DEL EQUIPO DE PERFORACION 

8. FUNDAMENTOS SOBRE EXPLOSIVOS Y LA TEORÍA DE LA DETONACIÓN 

8.1. GENERALIDADES 
8.2. TIPOS DE REACCIÓN EN FUNCIÓN DE LA CINÉTICA QUÍMICA

8.2.1. COMBUSTIÓN
8.2.2. DEFLAGRACIÓN
8.2.3. DETONACIÓN

8.3. MECANISMO DE LA DETONACIÓN

9. PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS DE LOS EXPLOSIVOS

9.1. POTENCIA EXPLOSIVA
9.2. PODER ROMPEDOR
9.3. VELOCIDAD DE DETONACIÓN

9.3.1. ENSAYOS DE LABORATORIO 
9.3.2. ENSAYOS DE CAMPO

9.4. DENSIDAD 
9.5. DIÁMETRO CRÍTICO
9.6. MASA CRÍTICA
9.7. RESISTENCIA AL AGUA 
9.8. CALIDAD DE LOS HUMOS
9.9. TOXICIDAD
9.10. SENSIBILIDAD

9.10.1. SENSIBILIDAD AL DETONADOR
9.10.2. SENSIBILIDAD A LA ONDA EXPLOSIVA
9.10.3. SENSIBILIDAD AL CHOQUE Y AL ROZAMIENTO 

9.11. ESTABILIDAD QUÍMICA
9.12. CALOR DE EXPLOSIÓN
9.13. BALANCE DE OXÍGENO
9.14. ENSAYOS ESPECÍFICOS DE LOS EXPLOSIVOS DE SEGURIDAD 

9.14.1. MORTERO LARGO
9.14.2. MORTERO CORTO CON O SIN PLACA 
9.14.3. CARGAS SUSPENDIDAS 
9.14.4. MORTERO DE ESQUINA 
9.14.5. CLASIFICACIÓN DE LOS EXPLOSIVOS DE SEGURIDAD

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10. SUSTANCIAS EXPLOSIVAS

10.1. SUSTANCIAS EXPLOSIVAS
10.2. SUSTANCIAS EXPLOSIVAS UTILIZADAS COMO INICIADORES
10.3. SUSTANCIAS EXPLOSIVAS SECUNDARIAS 
10.4. SUSTANCIAS NO EXPLOSIVAS SUSCEPTIBLES DE DETONAR

11. EXPLOSIVOS INDUSTRIALES 

11.1. DINAMITA

11.1.1. DINAMITA PULVERULENTA 
11.1.2. DINAMITA GELATINOSA

11.2. ANFO
11.3. HIDROGELES
11.4. EMULSIONES
11.5. EXPLOSIVOS PARA LA MINERÍA DE CARBÓN. EXPLOSIVOS DE SEGURIDAD
11.6. PÓLVORA NEGRA

12. ACCESORIOS DE VOLADURA 

12.1. SISTEMAS DE INICIACIÓN

12.1.1. DETONADORES ORDINARIOS 
12.1.2. DETONADORES ELÉCTRICOS
12.1.3. DETONADORES NO ELÉCTRICOS
12.1.4. DETONADORES ELECTRÓNICOS

12.2. CORDÓN DETONANTE
12.3. RELÉ DE MICRORRETARDO 
12.4. MULTIPLICADORES 
12.5. MECHA LENTA 
12.6. OTROS ACCESORIOS NO EXPLOSIVOS 

12.6.1. EXPLOSORES ELÉCTRICOS
12.6.2. OHMETROS 
12.6.3. SISTEMAS DE INICIACIÓN NO ELÉCTRICA

13. EL MECANISMO DE FRAGMENTACIÓN DE LA ROCA 

13.1. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL MECANISMO DE ROTURA DE LA ROCA 
13.2. INFLUENCIA DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LA ROCA 
13.3. INFLUENCIA DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS EXPLOSIVOS 

14. CONCEPTOS BÁSICOS EN EL DISEÑO DE VOLADURAS 

14.1. INTRODUCCIÓN 
14.2. PARÁMETROS DE LAS VOLADURAS EN BANCO 
14.3. FACTORES QUE AFECTAN AL DISEÑO DE VOLADURAS 

14.3.1. FACTORES QUE AFECTAN AL RENDIMIENTO DE LA VOLADURA 
14.3.2. FACTORES GEOMÉTRICOS
14.3.3. FACTORES INHERENTES A LA ROCA 
14.3.4. FACTORES INHERENTES AL EXPLOSIVO

14.4. VOLADURAS EN BANCO

14.4.1. INFLUENCIA DEL ÁNGULO DE PERFORACIÓN EN LA VOLADURA 
14.4.2. FÓRMULAS DE CÁLCULO DE ESQUEMAS DE VOLADURA EN BANCO 
14.4.3. CÁLCULO DE LA CARGA DE EXPLOSIVO POR BARRENO 
14.4.4. SECUENCIA DE ENCENDIDO 
14.4.5. TIEMPO DE RETARDO ENTRE BARRENOS DE LA MISMA FILA 
14.4.6. TIEMPO DE RETARDO ENTRE FILAS

14.5. VOLADURAS DE CONTORNO 
14.6. APLICACIÓN DE LAS VOLADURAS DE CONTORNO 
14.7. VOLADURAS EN ZANJA 
14.8. VOLADURAS EN CRÁTER
14.9. VOLADURAS DE INTERIOR

14.9.1. ESQUEMA DE TIRO CON CUELE DE BARRENOS INCLINADOS 
14.9.2. ESQUEMA DE TIRO CON CUELE DE BARRENOS PARALELOS 
14.9.3. SECUENCIA DE ENCENDIDO
14.9.4. GRÁFICOS DE CÁLCULO 
14.9.5. SISTEMAS DE CARGA DE EXPLOSIVOS ENCARTUCHADOS EN VOLADURAS DE  INTERIOR 
14.9.6. SISTEMAS DE CARA DE EXPLOSIVOS A GRANEL EN VOLADURAS DE INTERIOR 
14.9.7. SISTEMAS DE CARGA DE ANFO 
14.9.8. SISTEMAS DE CARGA DE EXPLOSIVO BOMBEABLE 
14.9.9. VENTAJAS DE LA CARGA DE EXPLOSIVO A GRANEL 

14.10. METODOLOGÍA Y HERRAMIENTAS PARA LA OPTIMIZACIÓN DE VOLADURAS A CIELO ABIERTO

14.10.1. HERRAMIENTAS A EMPLEAR PREVIAS A LA VOLADURA 
14.10.2. HERRAMIENTAS A EMPLEAR DURANTE LA VOLADURA 
14.10.3. HERRAMIENTAS A EMPLEAR DESPUÉS DE LA VOLADURA. 

15. EFECTOS DE LAS VOLADURAS EN EL ENTORNO

15.1. INTRODUCCIÓN 

15.1.1. MODIFICACIONES PERMANENTES 
15.1.2. MODIFICACIONES TRANSITORIAS 

15.2. VIBRACIONES 

15.2.1. ONDAS SÍSMICAS 
15.2.2. MEDIDAS DE VIBRACIONES PRODUCIDAS POR VOLADURAS 
15.2.3. EQUIPOS DE MEDIDA DE LAS VIBRACIONES GENERADAS POR VOLADURA 
15.2.4. LEY DE TRASMISIVIDAD
15.2.5. CONTROL DE VIBRACIONES PRODUCIDAS POR VOLADURAS 
15.2.6. FACTORES QUE AFECTAN A LAS VIBRACIONES 
15.2.7. ACCIONES POSIBLES PARA REDUCIR LAS VIBRACIONES PRODUCIDAS POR VOLADURAS 

15.3. PROYECCIONES
15.4. ONDA AÉREA
15.5. ACCIONES POSIBLES PARA REDUCIR LAS AFECCIONES PRODUCIDAS POR LA ONDA AÉREA 
15.6. INTEGRACIÓN DE LA OPERACIÓN MINERA EN LA REDUCCIÓN LOS EFECTOS DE LAS VOLADURAS EN EL ENTORNO 

15.6.1. GENERACIÓN DE ÁRBOLES DE FALLOS
15.6.2. VIBRACIONES. ÁRBOL DE FALLOS 
15.6.3. PROYECCIONES. ÁRBOL DE FALLOS 
15.6.4. ONDA AÉREA. ÁRBOL DE FALLOS

16. NORMAS DE SEGURIDAD EN EL MANEJO DE EXPLOSIVOS 

16.1. ALMACENAMIENTO DE EXPLOSIVOS
16.2. TRANSPORTES INTERIORES
16.3. PERFORACIÓN DE BARRENOS
16.4. CARGA DE BARRENOS 
16.5. PREPARACIÓN DEL CARTUCHO CEBO
16.6. RETACADO 
16.7. USO Y MANEJO DE DETONADORES ELÉCTRICOS
16.8. LÍNEA DE TIRO 
16.9. DISPARO DE LA VOLADURA 
16.10. EXPLOSORES Y OTROS INICIADORES
16.11. BARRENOS FALLIDOS 
16.12. COMPROBACIONES

17. SEGURIDAD EN LA DESTRUCCIÓN DE EXPLOSIVOS

17.1. INTRODUCCIÓN 
17.2. MÉTODOS DE DESTRUCCIÓN DE EXPLOSIVOS

17.2.1. COMBUSTIÓN
17.2.2. DETONACIÓN
17.2.3. DISOLUCIÓN (PROCEDIMIENTO QUÍMICO)

17.3. VOLUMEN DE PRODUCTOS 

17.3.1. COMBUSTIÓN
17.3.2. DETONACIÓN
17.3.3. POR PROCEDIMIENTOS QUÍMICOS

17.4. MÉTODOS DE TRABAJO 

17.4.1. POR COMBUSTIÓN 
17.4.2. POR DETONACIÓN

17.5. DISTANCIAS DE SEGURIDAD
17.6. MEDIDAS PREVENTIVAS 

17.6.1. ALMACENAMIENTO
17.6.2. EQUIPOS DE PROTECCIÓN PERSONAL

17.7. FORMACIÓN

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