Diseño de barrenos 2010

PARÁMETROS FUNDAMENTALES
En una tronadura se aprovecha la disponibilidad
instantánea de alta energía de los explosivos como una
herramienta para producir la rotura de rocas en forma eficaz
y económica.

La planificación cuidadosa de una tronadura requiere
considerar todos los aspectos que puedan influir en sus
resultados, que se resumen en cuatro "condiciones": de la
roca, del explosivo, de la carga y de seguridad. Cada una
comprende a una serie de factores o "parámetros"
relacionados entre sí, y que de uno u otro modo influyen en
el resultado final del disparo. Entre estos parámetros
mencionaremos a los siguientes:
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PARÁMETROS DE LA ROCA

PARÁMETROS DE DENSIDAD
LA ROCA DUREZA
TENACIDAD
FRECUENCIA SISMICA
RESISTENCIA
SON LOS MÁS TEXTURA
DETERMINANTES. GRADO DE
LOS EXPLOSIVOS Y FISURAMIENTO

SUS MÉTODOS DE VARIABILIDAD
APLICACIÓN GRADO DE ALTERACION
DEBEN ADECUARSE POROSIDAD
A LAS HUMEDAD
CONDICIONES DE
LA ROCA

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DENSIDAD
Indica aproximadamente su dificultad de tronar y si va a ser necesario o no emplear
explosivos de alta presión de detonación para romperla. También es fundamental para
calcular el tonelaje a mover.

DUREZA
Indica el grado de dificultad para su perforación, según ello las rocas pueden ser suaves,
intermedias y duras pudiendo llegar a extremadamente duras y abrasivas, usualmente se
emplea este término para indicar su facilidad de tronadura.

TENACIDAD
Indica la facilidad o dificultad de rotura bajo los efectos de las fuerzas de compresión
tensión producidos por la detonación y la resistencia interna de la roca. De acuerdo a su
tenacidad se clasifican en fáciles de romper, intermedias y tenaces (muy difíciles de
romper).

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FRECUENCIA SÍSMICA
Es el rango de velocidad con el que las ondas sísmicas atraviesan una roca. La velocidad de
detonación de un explosivo preferentemente debe ser igual o mayor para romperla con
facilidad.

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Y TENSIÓN
Las rocas en general resisten bien a las fuerzas de compresión, pero no a las de tensión que
son las que las rompen. Esta resistencia está vinculada a la densidad de la roca y su estado
de alteración.

TEXTURA Y ESTRUCTURA
Son características netamente geológicas. La textura se refiere a la trama o forma de amarre
de los cristales o granos, su distribución y porcentaje, mientras que la estructura se refiere a
la forma de presentación de la roca en su yacimiento.

Así tenemos texturas cristalinas, granulares, amorfas, concoidales, y, estructuras volcánicas
de derrame, estratificadas, intrusivas, etc.
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GRADO DE FISURAMIENTO.
Indica la intensidad del fracturamiento natural de la roca, el tipo, rumbo y buzamiento de
las fisuras, diaclasas, planos de estratificación y fallas. Tiene enorme importancia en la
planificación y en el resultado de la tronadura, ya que los gases producidos por la
detonación tienden a escaparse por las fracturas disipando la energía útil.

VARIABILIDAD
Las rocas no son homogéneas, varían en su composición y textura aún en un mismo
yacimiento, lo que se refleja en diferentes resultados para tronaduras efectuadas en las
mismas condiciones.

GRADO DE ALTERACIÓN
Las rocas están sujetas a deterioro por efectos del intemperismo y de las aguas freáticas,
haciéndose menos "resistentes" que las rocas “frescas". Normalmente la fisuración facilita
la descomposición a profundidad de los yacimientos de roca. Existen otros tipos de
alteraciones como son los endurecimientos por recristalización y silificación.
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POROSIDAD
Indica la proporción de poros y huecos contenidos en la roca y su capacidad para captar y
retener agua, al contrario de la densidad usualmente califica a la roca como suave y fácil de
romper.

HUMEDAD
Indica el contenido de agua normalmente en porcentaje. La capacidad de la roca para capar
agua hasta saturarse se denomina "inhibición".

Tanto la porosidad como el contenido de agua tienden a amortiguar a las ondas de la
explosión

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PARÁMETROS GEOMETRÍA DE LA
DE CARGA CARGA

DIÁMETRO DE LA
CARGA.
ESTOS
CORRESPONDEN A
LA FORMA DE GRADO DE
UBICAR Y CONFINAMIENTO
DISTRIBUIR LA
CARGA EXPLOSIVA DENSIDAD DEL
EN LA ZONA DE CARGÍO
TRONADURA.

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GEOMETRÍA DE LA CARGA.
Esta definida como la relación entre el largo de la carga con su diámetro y el punto donde
es iniciada.

DIÁMETRO DE LA CARGA.
Este dependerá tanto de las dimensiones y características del equipo de perforación
disponible, como de los parámetros de la tronadura (altura del banco, longitud de
perforación y volumen a mover, etc.). Tiene influencia directa sobre el rendimiento del
explosivo (diámetro crítico).

GRADO DE CONFINAMIENTO.
El confinamiento depende del "taqueo" (atacado), del uso del taco inerte (tapón del
barreno), de la geometría de la carga (burden, espaciamiento). Determina el grado de
acoplamiento y densidad del cargío. Un alto grado de confinamiento por excesivo taqueo
puede hacer insensible a un explosivo, por el contrario un mal taqueo determina una baja de
rendimiento en la tronadura

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DENSIDAD DEL CARGÍO.
Da la medida del grado de llenado de un barreno. Indica la cantidad de explosivo en kg. por
longitud y depende de la densidad del explosivo con que se carga, normalmente es
necesario cargar el fondo del barreno con un explosivo más denso (carga de fondo), con lo
que se obtiene una mayor concentración de carga, empleando en la carga de columna un
explosivo de menor densidad (carga de columna).

Este parámetro tiene que ver directamente con la distribución de la carga ya sea en cada
barreno como el tipo de carga para lograr efectos especiales (tronadura amortiguada, tiros
de precorte, etc.).

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DENSIDAD DEL CARGÍO.
Da la medida del grado de llenado de un barreno. Indica la cantidad de explosivo en kg. por
longitud y depende de la densidad del explosivo con que se carga, normalmente es
necesario cargar el fondo del barreno con un explosivo más denso (carga de fondo), con lo
que se obtiene una mayor concentración de carga, empleando en la carga de columna un
explosivo de menor densidad (carga de columna).

Este parámetro tiene que ver directamente con la distribución de la carga ya sea en cada
barreno como el tipo de carga para lograr efectos especiales (tronadura amortiguada, tiros
de precorte, etc.).

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DISEÑO DE BARRENOS

TACO

LONGITUD DEL LONGITUD DE CARGA
BARRENO

SOBREPERFORACION

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TIPOS DE BARRENOS

La mayoría de los modelos
de barrenos pueden ser
clasificados como cuadrado,
rectangular, o con
desplazamientos

CUADRADO TAMBALEADO RECTANGULAR
EN UN MODELO EL CUADRADO O EL EN UN MODELO
CUADRADO, LOS MODELO RECTANGULAR, EL
BURDEN Y LOS RECTANGULAR ESPACIO ENTRE LOS
ESPACIOS SON IGUALES PUEDEN TALADRARSE BARRENOS DE UNA
COMO UN MISMA FILA ES MÁS
DESPLAZAMIENTO O GRANDE QUE LOS
COMO UN MODELO BURDEN
TAMBALEADO

EVALUACION DE LA
VOLADURA

– Si las condiciones anteriormente nombradas
sobre las condiciones del terreno, carga
explosiva y método de iniciación son las
adecuadas a nuestro concepto, podremos
esperar una buena tronadura
– De lo contrario, se tendrá que ir ajustando
parámetros en una serie de disparos sucesivos
hasta obtener el resultado esperado,
procedimiento que conjuga la técnica propia de
la tronadura con la experiencia del programador

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FACTORES PARA EVALUACION
DE LA VOLADURA

• Una tronadura se evalúa por los resultados
obtenidos. Para calificarla deberán observarse los
siguientes aspectos:

VOLUMEN O AVANCE DEL GRADO DE
VOLUMEN O
FRENTE FRAGMENTACIÓN
TONELAJE MOVIDO
TONELAJE MOVIDO DISPARADO

DISPERCION DE NIVEL DE PISOS
SOBREROTURA FRAGMENTOS

ACUMULACION DE DILUCION FALTA DE
MATERIAL DESPLAZAMIENTO

FACTORES DE
EVALUACION

Volumen o tonelaje de material Grado de fragmentación.
movido. • La fragmentación depende del tipo
• Deberá ser igual o cercano al de trabajo en que se va a emplear el
volumen teórico calculado material, en general la
previamente. fragmentación, demasiado grueso o
Avance del frente demasiado fina son inconvenientes.
disparado. Sobrerofura.
• En túneles deberá ser a lo menos • Denominada también
igual a la profundidad de los sobreescavación, en túneles
barrenos perforados, la periferia en debilita y agrieta la roca en toda la
las galerías deberá ser igual a la periferia, lo que obligará a usar
proyectada; si resulta menor el fortificaciones para evitar
túnel quedará estrecho requiriendo derrumbes del techo o paredes. Con
ensanche (desquinche) adicional. incremento de costo y riesgo
Por otro lado si se sobrepasa el
diámetro especificado resultarán
problemas de estabilidad y
mayores gastos en soportes. 19

FACTORES DE
EVALUACION

Dispersión de
fragmentos a distancia.
Acumulación de material
• Presente una gran proyección del
material, dañando los equipos que esponjado.
no han sido debidamente • Debe ser adecuada para facilitar las
protegidos. Generalmente indica operaciones de extracción de la
una excesiva carga explosiva hacia marina. La forma aproximada de
la boca del barreno, o falta de taco. los montículos de detritus de
Nivel de pisos. tronadura se logra con el diagrama
• En túneles denota una falta de de perforación (tipo de rainura),
carga de fondo o una menor distribución de los retardos,
densidad de carga en los barrenos tiempos de retardos utilizados, los
de zapateras, puede presentarse MS acumulan el material cerca de
también por falta de taco, pequeño la frente y los de 1/2 segundo o LP
ángulo de inclinación de estos producen una mayor proyección.
barrenos o una mala distribución en
los retardos iniciadores en el
disparo.
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FACTORES DE
EVALUACION

Dilución.
• Se entiende por dilución a la
Falta de desplazamiento.
perdida del valor económico del • Cuando un disparo rompe el
mineral disparado cuando se material y no lo mueve de su sitio
mezcla en exceso con material se dice que el tiro se ha
estéril o sin valor, lo que aumenta "congelado" (sinterizado), esto
su costo de tratamiento metalúrgico produce una serie de problemas
y de transporte. Esta puede ocurrir para la remoción del material roto,
por excesiva dispersión mala y con el riego de encontrar
acumulación o por necesidad de explosivos sin detonar. Esto ocurre
disparar juntos bloques de mineral generalmente cuando falla el
con bloques de desmonte, como arranque del disparo o cuando los
ocurre en galerías en vetas retardos no funcionan o no han sido
estrechas donde no es posible hacer distribuidos adecuadamente, otra
disparos selectivos. causa puede ser un diagrama de
perforación de la rainura con
barrenos muy próximos o con una
carga excesiva de ellos.
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DISENOS DE BARRENOS

a. Dimensión de la voladura
Comprende al área superficial delimitada por el largo del frente y el
ancho o profundidad de avance proyectados (m2) por la altura de banco
o de corte (H), en m3.
(L x A x H) = volumen total
Donde:
• L : largo, en m.
• A : ancho, en m.
• H : altura, en m.
• Si desean expresarse en toneladas de material in situ se
• multiplica por la densidad promedio de la roca o material que
• pretende volarse.
(L x A x H x ρ x 1 000) = masa total
• Donde:
• ρ : densidad de la roca, en kg/m3.

DISENOS DE BARRENOS

Parámetros dimensionales
Diámetro de taladro (Ø)
• La selección del diámetro de taladro es crítica considerando que afecta a las
especificaciones de los equipos de perforación, carga y acarreo, también al burden,
espaciamiento distribución de la carga explosiva, granulometría de la
fragmentación, tiempo a emplear en la perforación y en general a la eficiencia y
economía de toda la
operación.
L = (2 x Ø)

Donde:
– L : la mínima longitud del taladro, en pies.
– Ø : es el diámetro del taladro, en pulgadas.

– Ejemplo:
– Si Ø = 3, tendremos que L = 2 x 3 = 6 pies.

DISENOS DE BARRENOS

Longitud o profundidad de taladro (L)

La longitud de taladro tiene marcada influencia en el diseño total de la voladura y es
factor determinante en el diámetro, burden y espaciado.
Es la suma de altura de banco más la sobreperforación necesaria por debajo del nivel o
razante del piso para garantizar su buena rotura y evitar que queden lomos o resaltos
(toes), que afectan al trabajo del equipo de limpieza y deben ser eliminados por rotura
secundaria.

Esta sobreperforación debe ser por lo menos de 0,3 veces el valor del burden, por tanto:

L = (0,3 x B)
• L : longitud de taladro
• B : burden.

DISENOS DE BARRENOS

La sobreperforación (SP)
Tal como se indicó anteriormente es importante en los taladros verticales para mantener
la razante del piso. Si resulta corta normalmente reproducirán lomos, pero si es
excesiva
se produciría sobre excavación con incremento de vibraciones y de los costos de
perforación.
En la práctica, teniendo en cuenta la resistencia de la roca y el diámetro de taladro, se
estima los siguientes rangos:

• También es usual la relación: SP = 0,3 x B, en donde B es el burden

DISENOS DE BARRENOS

Longitud de taco (T)
Normalmente el taladro no se llena en su parte superior o collar, la que se rellena con
material inerte que tiene la función de retener a los gases generados durante la
detonación, sólo durante fracciones de segundo, suficientes para evitar que estos gases
fuguen como un soplo por la boca del taladro y más bien trabajen en la fragmentación y
desplazamiento de la roca en toda la longitud de la columna de carga explosiva.

T = (L – (SP/3)

O igual a la longitud del burden:
T=B

DISENOS DE BARRENOS

Burden (B)
En la práctica, el burden se considera igual al diámetro del taladro en pulgadas, pero
expresado en metros. Así, para un diámetro de 3” el burden aproximado será de 3 m,
conociéndose como burden práctico a la relación empírica:

Ø (en pulgadas) = B (en m)
Tomando en cuenta el tipo de explosivo en taladros de mediano a gran diámetro, la
relación será:
Con dinamita:
• En roca blanda : B = (40 x Ø)
• En roca muy dura : B = (38 x Ø)
Con emulsiones:
• Con Examon o ANFO:

DISENOS DE BARRENOS

Espaciamiento (E)
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 el tiempo de
retardo entre taladros.

E = (B x L)
• Donde:
• B : burden, en pies.
• L : longitud de taladros, en pies.

• En voladura con detonadores de retardo el espaciado promedio es aproximadamente de:

E = (1,4 x B)

DISENOS DE BARRENOS

Columna explosiva
• Es la parte activa del taladro de voladura, también denominada “longitud de carga” donde se
produce la reacción explosiva y la presión inicial de los gases contra las paredes del taladro.
Es importante la distribución de explosivo a lo largo del taladro, según las circunstancias o
condiciones de la roca. Usualmente comprende de 1/2 a 2/3 de la longitud total y puede ser
continua o segmentada.

• Así pueden emplearse cargas sólo al fondo, cargas hasta media columna, cargas a columna
completa o cargas segmentadas (espaciadas, alternadas o Deck charges) según los
requerimientos incluso de cada taladro de una voladura.

• La columna continua normalmente empleada para rocas frágiles o poco competentes suele ser
del mismo tipo de explosivo, mientras que para rocas duras, tenaces y competentes se divide
en dos partes: La carga de fondo (CF) y la carga de columna (CC).

DISENOS DE BARRENOS

Carga de fondo (CF)
Es la carga explosiva de mayor densidad y potencia requerida al fondo del taladro para romper la
parte más confinada y garantizar la rotura al piso, para, junto con la sobreperforación,mantener la
razante, evitando la formación de resaltos o lomos y también limitar la fragmentación gruesa con
presencia de bolones.
Su longitud es normalmente equivalente a la del burden más la sobreperforación: B + 0,3 B;
luego:
CF = (1,3 x B)
Carga de columna (CC)
Se ubica sobre la carga de fondo y puede ser de menos densidad, potencia o concentración ya que
el confinamiento de la roca en este sector del taladro es menor, empleándose normalmente
ANFO
convencional, Examon-P o ANFO Pesado en relaciones de 10/90 a 20/80.La altura de la carga
de columna se calcula por la diferencia entre la longitud del taladro y la suma la carga de fondo
más el taco.

CC = L – (CF + T) Usualmente CC = 2,3 x B.

DISEÑO DE BARRENOS FORMULAS

TEORIA DE ATLAS
POWDER
Altura del banco
Calculo de altura para barrenos
húmedos
• H=2xB
• HF = HO x (D)2___
• Donde:
(D)2 - (De)2
• H = Altura del banco (pies)
• Donde:
• B = burden (pies)
• HF = Altura final del barreno húmedo
Diámetro del barreno
H • HO = Altura inicial del barreno húmedo
• D = --------- • De = diámetro de la carga explosiva
(pulgadas)
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• D = diámetro del barreno (pulgadas)
• Donde:
• H = Altura del banco (pies)
• D = diámetro del barreno (pulgadas)


TEORIA DE ATLAS
POWDER
Distribución del Explosivo Peso de la columna explosiva
Columna del explosivo • Ew = 0.34 x De 2 x δe x Ecl
• Donde:
• Ecl = H – T – J • Ew = Peso de la columna explosiva
• Donde: (libras)
• Ecl = Columna de explosivo • Ecl = Columna de explosivo (pies)
• H = Altura del banco (pies) • De = Diámetro del explosivo (pulgadas)
• T = Taco (pies) ∀ δe = Densidad del explosivo (gramos por
centímetro cúbico)
• J = sobreperforación (pies)
• 0.34 = coeficiente de determinación


TEORIA DE ATLAS
POWDER Libras de explosivo por Tonelada de Roca
Factor de pulverización
Yardas Cúbicas • Cantera = Tons de Roca
• Yd 3 = B x S x H = V (volumen) Lbs. de Explosivo

27 Libras de explosivo por yarda cúbica de
Toneladas por barreno roca
• W=BxSxH x (27 ρ) • Construcción = Lbs. de Explosivo
27 2000 Yardas cúbicas
Donde:
• W = Toneladas de roca por barreno Factor de Energía
• De = Densidad de la roca (libras por pie Kilocalorías (Q)
cúbico) • EF = ------------------------
• Volumen de roca
• Donde:
• EF = Factor de Energía (kilocalorías /
yarda cúbica)


TEORIA DE ATLAS
Energía por cada pie del barreno
POWDER
Q f = 0.155 x (De)2 x ABS Botón de carga
• Donde:
• Qf = Energía del explosivo (kilocalorías)
Eb = 0.3 – 0.5 (B + J)
por pie
• ABS = Fuerza de Volumen Absoluto
• 0.155 = Factor de conversión • Donde:
• Eb = Altura del boton de carga (pies)
Energía y espaciamiento en la ruptura
• AWS = CALOR DE FORMACION
RBS2
• ABS = AWS * de
• Incremento de energía = --------- X 100
• RWS = AWS(e) *100
RBS1
AWS (anfo)
• Donde:
• RBS =ABS e *100
• RBS2 = Fuerza de Volumen Relativo
(explosivo propuesto) ABS anfo
• RBS1 = Fuerza de Volumen Relativo

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