Padre Del Ariel

1) ¿Cuáles son los métodos de perforación de roca? Rotopercutivos: son los más utilizados en casi todos los tipos de roca Rotativos: se subdividen en dos grupos dependiendo de la penetración si ésta se realiza por trituración (empleando triconos) ó si se realiza por corte (utilizando brocas especiales). El primer sistema es aplicado en rocas de dureza media a alta, mientras que el segundo se emplea en rocas blandas. 2) ¿En qué se basa la perforación rotopercutiva? Explique cada una de sus acciones. Se basa en la combinación de las siguientes acciones: a) Percusión: la energía del pistón se transmite desde el martillo hasta la broca, a través del varillaje, en forma de onda de choque. Cuando la onda de choque alcanza la broca, una parte se transforma en trabajo haciendo penetrar el útil y el resto se refleja y retrocede a través del varillaje. La eficiencia depende del tipo de roca, las características del varillaje, el diseño de la broca, etc. En los martillos de fondo la energía del pistón se transmite directamente sobre la broca, por lo que el rendimiento es mayor. En estos sistemas de perforación la potencia de percusión es el parámetro que más influye en la velocidad de penetración. b) Rotación: hace que la broca actúe sobre puntos distintos de la roca en el fondo del barreno. En cada tipo de roca existe una velocidad óptima de rotación para la cuál se producen los detritus de mayor tamaño al aprovechar la superficie libre del hueco que se crea en cada impacto. Las brocas de mayor diámetro requieren velocidades inferiores.

c) Empuje: la energía generada por el martillo debe transmitirse a la roca, por lo que es necesario que la broca se encuentre en contacto permanente con el fondo del barreno. Esto se consigue con la fuerza de empuje suministrada por un motor, que debe adecuarse al tipo de roca y broca de perforación. Un empuje insuficiente reduce la velocidad de penetración, produce un mayor desgaste de varillas y máquinas, etc. Un empuje excesivo disminuye la velocidad de perforación, aumenta el desgaste de las brocas, desviación de los barrenos, etc. Influencia del empuje sobre la velocidad de penetración d) Barrido: para una perforación eficaz el fondo de los barrenos debe mantenerse limpio evacuando el detrito constantemente. Si esto no se realiza, se consumirá una gran cantidad de energía y además existe el riesgo de atascos. Este se realiza con un fluido (aire, agua o espuma) que se inyecta a presión hacia el fondo a través de un orificio central del varillaje y de unas aberturas en las brocas de perforación. Las partículas se evacuan por el hueco del varillaje y la pared d en los barrenos.

El aire se utiliza en trabajos a cielo abierto, donde el polvo producido puede eliminarse por medio de captadores. Con agua es el sistema más utilizado en perforación subterráneas, que sirve además para suprimir el polvo, pero disminuye el rendimiento en un 10 %. La espuma se emplea como complemento del aire porque ayuda a la elevación de partículas gruesas hasta la superficie y ejerce un efecto sellado sobre las paredes de los barrenos cuando se atraviesan materiales sueltos. 3) Perforación con martillo en cabeza. Perforadoras neumáticas: Explique en qué consiste y como funciona. Las perforadoras neumáticas constan de:  Un cilindro cerrado con una tapa delantera que dispone de una abertura axial donde va colocado el elemento portabarrenos, así como un dispositivo retenedor de las varillas de perforación.  El pistón que golpea el vástago o culata a través de la cuál se transmite la onda de choque a la varilla.  La válvula que regula el paso de aire comprimido.  El mecanismo de rotación.  El sistema de barrido que consiste en un tubo que permite el paso del aire hasta el interior del varillaje Funcionamiento: 1º el pistón se encuentra al final de su carrera de retroceso y está listo para comenzar su carrera de trabajo. El aire, a la presión de la alimentación, llena la culata y pasa a través de la lumbrera trasera de alimentación al cilindro. El aire empuja el pistón hacia delante, comenzando la carrera de trabajo. Mientras, la parte frontal del cilindro se encuentra a la presión atmosférica al estar abierta la lumbrera de escape. 2º el pistón continúa acelerándose hasta que el borde frontal de la cabeza de control del pistón cierra la entrada de aire comprimido. El aire de la parte trasera del cilindro comienza a expandirse y continúa empujando hacia delante el pistón. 3º el aire en la parte trasera del pistón continúa expandiéndose hasta que el borde trasero de la cabeza del pistón comienza a descubrir la lumbrera de escape. En la parte frontal de la cabeza del pistón ha quedado atrapado aire que estaba a la presión atmosférica y que ahora es comprimido hasta una presión superior a la atmosférica. 4º el pistón continúa moviéndose hacia delante a causa de su inercia hasta que golpea al adaptador de culata. Entonces el borde trasero de la cabeza del pistón ha descubierto la lumbrera de escape y l aire de la parte trasera es expulsado a la atmósfera. Mientras esto sucede, el extremo trasero de la cabeza de control del pistón abre la lumbrera frontal de entrada del aire comprimido que empuja el pistón hacia atrás porque la superficie frontal es mucho mayor que la trasera. 5º el pistón de acelera hacia tras hasta que la cabeza de control cubre la lumbrera de entrada de aire 6º el pistón continúa acelerándose hacia atrás mientras el aire de la parte frontal se expansiona hasta que el borde frontal de la cabeza del pistón descubre la lumbrera de escape. 7º la carrera de retroceso finaliza cuando la lumbrera trasera se abre completamente, permitiendo la entrada del aire comprimido tras el pistón. Esto produce un efecto de amortiguación que produce la parada suave del pistón, y al mismo tiempo se prepara para una nueva carrera de trabajo.

3. 5. 6. 7.

Cilindro Parte frontal del cilindro Lumbrera de escape Cabeza de control del pistón

4) ¿Cómo está constituido el conjunto (sarta) de perforación? Está constituido por los adaptadores de culata, manguitos, varillas de extensión y brocas. 5) ¿Qué es un explosivo?

Es una mezcla de sustancias, combustibles y otras oxidantes, que, iniciadas debidamente, dan lugar a una reacción exotérmica muy rápido que genera una serie de productos gaseosos a alta temperatura, químicamente mas estables, y que ocupan un mayor volumen.

6) ¿Qué es una deflagración y detonación?

Los explosivos químicos, según las condiciones a que están sometidas, pueden ofrecer un comportamiento distinto del propio de su carácter explosivo. Deflagración: Es un proceso exotérmico en el que la transmisión de la reacción de descomposición se basa principalmente en la conductividad térmica. Es un fenómeno superficial en el que el frente de deflagración se propaga por el explosivo en capas paralelas a una velocidad baja, generalmente, no supera los 1000m. Detonación: Es un proceso físico-químico caracterizado por su gran velocidad de reacción y formación de gran cantidad de productos gaseosos a elevada temperatura que adquieren una gran fuerza expansiva. Los explosivos detonantes no explotan por el calor de las primeras moléculas gasificadas, sino por su onda de choque. La energía de iniciación puede ser suministrada de varias formas, según el explosivo del que se trata.

7) Emulsiones

Este grupo de explosivos, que es el de mas reciente aparición en el mercado, mejora dos características fundamentales como son la potencia y la resistencia al agua. Desde un punto de vista químico, una emulsión es un sistema bifásico en forma de una dispersión estable de un líquido inmiscible en otro. Las emulsiones explosivas son del tipo denominado ¨agua en aceite¨ en las que la fase acuosa esta compuesta por sales inorgánicas oxidantes disueltas en agua y la fase aceitosa por un combustible liquido inmiscible con el agua del tipo hidrocarbonato. La dificultad de fabricación de las emulsiones se encuentra en la fase aceitosa por un imperativo del balance finas de oxigeno, el 6% en peso de la emulsión, que es el aceite, debe englobar al 94& restante que se encuentra en forma de micro gotas. En lo referente a los tipos de emulsión, bajo ese término quedan englobados productos de diferentes propiedades relacionadas con las características de la fase continua y su efecto sobre la viscosidad y consistencia. Según el tipo de combustible, gas-oil, parafinas, gomas, etc., las características geológicas de las emulsiones son distintas, así como sus aplicaciones y métodos de empleo. También el tipo de agente emulsificante que se utilice para reducir la tensión superficial entre dos líquidos inmiscibles y permitir la formación de la emulsión, puede ayudar a evitar los problemas de coagulación en grandes gotas de la solución de nitrato amoniaco, así como el fenómeno de cristalización de las sales. El esquema de preparación de las emulsiones, tanto encartuchadas como a granel, se representa en la siguiente figura.

A partir de los diferentes componentes: fase acuosa oxidante, fase combustible y agente emulsificante-estabilizante, y previo calentamiento de estos, se procede a una intensa agitación dinámica obteniendo una emulsión básica que posteriormente se refina para homogeneizarla y estabilizarla en el tiempo. La sensibilidad de la emulsión disminuye conforme aumenta la densidad, siendo necesario trabajar por encima del diámetro crítico y utilizar iniciadores potentes. La tendencia actual hacia el empleo de las emulsiones en las operaciones de arranque con explosivos estriba en las numerosas ventajas que presenta: •

Menor precio, ya que en su fabricación no se precisa el uso de gomas y féculas de alto costo.

•

Excelente resistencia al agua.

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Posibilidad de conseguir productos con densidades entre 1 y 1,45 gr/cm

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Elevadas velocidades de detonación, 4000 a 5000 mis, con poco efecto del diámetro de encartuchado.

•

Gran seguridad de fabricación y manipulación.

•

Posibilidad de mecanizar la carga t preparar mezclas con ANFO.

3

Los inconvenientes que plantea las emulsiones son los derivados de unas condiciones de preparación muy estrictas, la alterabilidad por las bajas temperaturas, la contaminación durante la carga si se utiliza a granel, el tiempo de almacenamiento y los periodos prolongados de transporte.

8) Explosivos gelatinosos

El porcentaje de nitrocelulosa-nitroglicerina de las gelatinas explosivas actuales oscila entre el 30 y 35%, y el resto corresponde a los oxidantes como nitrato amoniaco, a los combustibles y a otros productos especiales que sirven para corregir la higroscopicidad de los nitratos. A pesar de la pequeña cantidad de nitroglicerina, las potencias resultantes no son tan bajas como parecerían a simple vista, pues se alcanzan niveles próximos al 80% de la goma pura.

Las ventajas principales de estos explosivos que se han utilizado con mucha profusión hasta épocas recientes son: 

Potencias elevadas



Altas densidades desde 1,2 hasta 1,5 gr/cm

3



Elevadas velocidades de detonación, entre 5000 y 6000 mis



Gran resistencia al agua y estabilidad química

Los inconvenientes mas importantes que presenta son: •

Riesgo de accidentes en la fabricación y transporte.

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Sensibles a estímulos subsónicos y por consiguiente elevado peligro si la maquinaria golpea o impacta con restos de explosivos

•

Produce dolores de cabeza, pues la nitroglicerina dilata los vasos sanguíneos

•

Reducida flexibilidad para la utilización en condiciones ambientales extremas

•

Elevados costes de fabricación. Las principales aplicaciones de estos explosivos se centran en el arranque de rocas duras y muy duras, como cargas de fondo, y en voladuras bajo presión de agua y en barrenos húmedos.

9) Accesorios de voladura

1. Conectores

Pueden ser: • Para conexiones de detonadores: están formados por un tubito, cerrado por un lado, en el que se introducen los extremos unidos de los hilos. Hecho esto, se dobla para garantizar su retención constituyendo un elemento eficaz de aislamiento. • De cordón detonante: formados por un pequeño tubo de plástico que dispone de una hendidura en V en uno de los extremos que termina en un taladro dispuesto diametralmente. Permiten la conexión rápida y segura de las líneas de cordón/detonante. • Otro tipo de conector es el que sirve para poner en contacto los detonadores eléctricos con el cordón detonante: consisten en tubos de plástico con sección irregular, alojándose el cordón detonante en la parte más estrecha y, posteriormente, la cápsula del detonador en la más ancha ejerciendo una ligera presión.

2. Tubos omega y enchufables

En las voladuras de contorno se utilizan tubos de plástico abiertos longitudinalmente en los que se introduce un cordón detonante y cartuchos separados entre sí a la distancia prevista. El explosivo puede estar preparado en cartuchos especiales cuyos extremos disponen de unos elementos de unión que permiten preparar con rapidez y seguridad las columnas de longitud deseada.

3. Elementos centralizadores y de retención

En las voladuras de contorno de pequeño diámetro, donde las cargas están desacopladas, se utilizan piezas de plástico en forma de margarita que insertadas en los tubos sirven para centrarlos dentro de los barrenos, dejando un anillo coaxial de aire que actúa como amortiguador.

4. Tapones para el retacado de barrenos

Son fabricados con poliestireno moldeado por inyección, para diámetros de barrenos entre 76 y 165mmm con tamaños cada 12mm. El efecto de retención de los gases tras la detonación de los explosivos se traduce en un menor consumo de estos, pudiéndose cerrar los esquemas de perforación, o alcanzar una mejor fragmentación de la roca.

5. Tapones de señalización de barrenos Se emplean para el replanteo de las voladuras a cielo abierto y para evitar la caída de piedras u otros objetos en los barrenos perforados. El color de los tapones, que debe contrastar con la roca, puede ser el mismo en toda la voladura o la combinación de varios para visualizar la pega, no sólo en su geometría sino incluso en la secuencia de disparo prevista.

6. Embudos Cuando el explosivo que se emplea es a granel y se vierte en los barrenos directamente desde los sacos, es conveniente disponer de un embudo para agilizar la carga y evitar las pérdidas de explosivo y la mezcla de este con el polvo de perforación. Estos elementos son de chapa metálica con una anilla exterior a la cual se fija el cordón detonante con el fin de evitar su arrastre al interior de los barrenos.

7. Atacadores Se utilizan para efectuar el retacado, comprobar la profundidad de los barrenos y ayudar a la carga de los mismos. El diseño suele ser cilíndrico con superficie lisa y longitudes variables, terminando con una pieza troncocónica o cilíndrica de mayor diámetro. En ocasiones están constituidos por tramos enchufables y flexibles que permiten disponer de la longitud deseada. 10) ¿Cómo afecta el espaciamiento en la fragmentación y geometría del banco? El espaciamiento insuficiente: Si la dimensión de la piedra es reducida los gases se escapan y expanden a una velocidad muy alta hacia el frente libre, impulsando a los fragmentos de roca, proyectándolos de forma incontrolada y provocando un aumento en la sobre presión a área y el ruido. Espaciamiento excesivo: Si la piedra es excesiva los gases de la explosión encuentran mucha resistencia para agrietar y desplazar la roca, y parte de la energía se transforma en energía sísmica aumentando la intensidad de las vibraciones. 11) Voladuras de contorno: Voladuras de Pre Corte. Los precortes se realizan antes de la voladura suelen por norma común consumir más explosivo que el recorte y al estar confinados los barrenos, el espaciamiento entre estos es más pequeño y por tanto mayores costes, están indicados para zonas en la que es necesario que existan pocas vibraciones por el motivo que sea. El barreno después de una voladura de contorno tiene que tener las paredes lisas y sin apenas fisuras. Existe una expresión minera que es "barreno quemado o caña quemada" es cuando el explosivo ha detonado y ha dañado las paredes del barreno de una voladura de contorno por exceso de explosivo, se ve cuando existen pequeñas fisuras a lo largo y ancho del barreno, esa parte de la voladura se podría considerar como poco cuidadosa que no catastrófica 12) ¿Qué son las proyecciones y cómo se controlan? En aquellos casos en los que es necesario efectuar voladuras en zonas próximas a edificaciones, es necesario establecer un control de proyección de voladura a fin de evitar los posibles daños producidos por esta. La proyección de una voladura puede ser totalmente controlada y previamente estimada; por el contrario, cabe la posibilidad de que algunos fragmentos de roca sean proyectados de cinco a diez veces más lejos que lo haya sido el centro de gravedad de la roca volada; este fenómeno se llama dispersión y escapa a un control directo. Esta es la razón por la que se hace necesario el empleo de proyecciones en este tipo de voladuras, principalmente en zonas de bancos bajos expuestos a un mayor riesgo de dispersión. 13) Voladuras en chimeneas: ¿cómo se trabaja con Jaula y/o plataforma Alimak? La realización de chimeneas puede ser totalmente mecanizada; por ejemplo, con un montacargas o jaula trepadora JORA diseñada para estos cometidos. Con el empleo de esta jaula, primeramente debe ser efectuado un taladro entre los dos niveles. El avance ascendente es entonces realizado con la JORA, que es mantenida y

ascendida por medio de un cable pasado a través del taladro piloto. Esta trepadora utiliza un raíl-guía de desplazamiento que es fijado con pernos al paramento y dispositivos accionados por piñón. Otro procedimiento para la ejecución de chimeneas o pozos subiendo es el ALIMAK. La plataforma de trabajo se eleva a medida que va progresando la perforación, partiendo de su parte inferior mediante un carril de cremallera anclado a la pared rocosa a medida que se avanza. 14) Fragmentación secundaria y voladuras especiales a) ¿En qué consiste el cachorreo? Los bolos se perforan con martillos manuales o con carros ligeros, abriendo barrenos de pequeño calibre con una longitud entre 1/2 y 2/3 del diámetro o dimensión mayor del bloque y paralelo a este. Si los bloques tienen un volumen superior a 2m3 se recomienda perforar dos barrenos y dispararlos instantáneamente. Los consumos específicos que se aplican cuando se utiliza un explosivo de tipo gelatinoso se indican en la tabla: CONDICIONES DEL BOLO Descubierto Semienterrado Enterrado

CONSUMO ESPECÍFICO DEL EXPLOSIVO CE (g/m3) 50 -100 100 - 150 150 - 200

Si se emplean explosivos menos potentes las cargas se aumentarán entre un 25 y 50%. En todos los casos los barrenos se retacarán para obtener resultados aceptables. En las minas a cielo abierto, el taqueo de los bolos se realiza por campañas, para minimizar los problemas de ruidos que se producen. b) ¿Cómo se usan las cargas diseccionadas y en qué casos? La fragmentación, colocando el explosivo en la superficie, se realiza con cargas conformadas o con cargas constituidas por varios cartuchos de pequeño calibre. Es conveniente cubrir el explosivo con una capa de arcilla o arena de unos 10cm de espesor para reducir el nivel de ruido y conseguir la rotura de la roca con menos cantidad de explosivo.

Los consumos específicos normales van de 700 a 1000g/m3 para explosivos gelatinosos, que son los más indicados. En el caso de no cubrir las cargas estas se incrementarán en un 25% aproximadamente. Las ventajas son: • No se precisa de la perforación de los barrenos • Las proyecciones son pequeñas • La ejecución es rápida Las desventajas son: • La cantidad de explosivo cuatro o cinco veces superior a la del taqueo con barrenos • Se emplea en áreas alejadas de zonas habitadas debido al intenso ruido y onda aérea que se generan. c) ¿Cuándo se utilizan minivoladuras? Cuando se dispone de explosivos de alta potencia, el taqueo de bolos se puede llevar a cabo perforando pequeños barrenos de 22mm de diámetro, usando consumos específicos del orden de 0,02 a 0,04Kg/ m3. Estas cantidades pueden reducirse hasta 0,01 – 0,02 Kg/ m3, dependiendo de la forma y número de barrenos perforados.

Cuando los bolos están cubiertos de tierra se debe desenterrar una parte de este para disponer de una cara libre y lograr así un mejor troceo de la roca.

d) ¿Cómo se usan las cargas diseccionadas y en qué casos? En minas subterráneas donde se producen habitualmente atascos en los puntos de evacuación del material volado, coladeros, piqueras, etc., el taqueo clásico es costoso, lento y peligroso para el personal. Se han desarrollado unas cargas conformadas que al explosionar lanzan contra los bolos, desde un punto alejado, un dardo metálico o disco balístico con suficiente energía para fragmentar y removilizar el material apelmazado.

15) ¿Cómo debemos diseñar una voladura para controlar las proyecciones de la misma? Lo más importante para el control de las proyecciones de una voladura es el diseño de la voladura, ya que se debe: • inspeccionar el estado del frente de la pega • dimensionar correctamente el retacado • elegir adecuadamente los tiempos de retacado entre filas para evitar un confinamiento excesivo de los últimos barrenos que puedan dar lugar a proyecciones. Los métodos más utilizados son el de los suecos Lundborg y Persson y el del americano Roth. En las voladuras en zanjas se utilizan recubrimientos de arena suelta con unos espesores equivalentes a las longitudes de retacado. Otro sistema es el constituido por trozos de bandas transportadoras q se solapan y se fijan al terreno. En las excavaciones de solares con explosivos el sistema más utilizado es el de las bandas transportadoras. Para controlar las voladuras secundarias, además de usar los sistemas de protección que ya mencionamos, se recomienda que los bolos se aparten a áreas donde no estorben a la operación y lo suficientemente cerradas por los taludes de las explotaciones para eliminar parte del ruido producido aprovechando al mismo tiempo el efecto pantalla de los frentes con respecto a los trozos de roca que pudieran proyectarse. En las demoliciones los barrenos efectuados en los elementos estructurales exteriores deben protegerse con pantallas de gravedad. Otras protecciones complementarias son las telas metálicas y los fardos de paja. En ocasiones todo el perímetro de la estructura a demoler se cubre con unas láminas geotextiles que actúan de protecciones ligeras complementarias. Para la ejecución de las voladuras en banco deben seguirse las siguientes recomendaciones: • perfecto replanteo de los esquemas de perforación • control de las desviaciones y profundidades de los barrenos • medida de la piedra de los barrenos de las primeras filas • comprobación de existencia de aberturas en el macizo rocoso • ejecución cuidadosa del retacado, midiendo su longitud y empleando el material adecuado • elección de una secuencia de encendido que proporcione una buena salida de la voladura • iniciación en el fondo de los barrenos