Fundamentos de Explosivos y Voladuras para Minería a Cielo Abierto

¿Qué son los Explosivos?

Un explosivo es un compuesto o mezcla que, al ser iniciado mediante calor, impacto o fricción, produce una detonación, liberando grandes cantidades de gases a alta presión y temperatura.

Componentes Principales

1. Oxidantes: Es un químico que entrega oxígeno para la reacción explosiva. Los más típicos son el nitrato de amonio y el nitrato de calcio.
2. Combustible: Es un químico que reacciona con el oxígeno para producir calor. Los combustibles generalmente incluyen el petróleo destilado (diésel).
3. Sensibilizador: Es usado como fuente de calor para generar la reacción química del oxidante y el combustible. Los sensibilizadores generalmente se presentan en forma de gas o burbujas.

Propiedades Clave de los Explosivos

1. Densidad: Es el peso por unidad de volumen o gravedad específica, usualmente expresada en gramos sobre centímetros cúbicos (g/cm³). La densidad del explosivo está determinada por medio del peso en el agua.
2. Velocidad de detonación: Es la velocidad a la cual la onda de detonación viaja a través del explosivo y se distribuye de forma igual en todos los componentes químicos.
3. Sensibilidad: Es el mayor o menor grado de energía que se necesita para que un explosivo inicie la detonación de otro.
4. Resistencia al agua: Habilidad de resistir el contacto con el agua sin ninguna pérdida de sensibilidad.
5. Potencia: Es la habilidad de un explosivo para hacer un trabajo útil en la fragmentación de la roca.
6. Energía: Medida de la potencia de los explosivos para realizar el trabajo.
7. Presión de detonación: Depende de la velocidad de detonación y la densidad del explosivo. Se refiere a la presión ejercida por el explosivo al paso de la onda de detonación.

Aplicación de Explosivos en Minería a Cielo Abierto

Varios de los problemas que se presentan en las minas obedecen a diferentes causas. Entre las más comunes se encuentran las siguientes:

Problemas Comunes en Voladuras

1. Disparar con pata o rezaga al frente del talud.
2. Falta de subbarrenación.
3. Falta de alto explosivo al fondo del barreno.
4. Cambio en las características geológicas del terreno.
5. Distribución inadecuada de los barrenos.
6. Falta de paralelismo entre los barrenos.
7. Taco mal calculado.
8. Material de taqueo inadecuado.
9. Espaciamiento inadecuado entre barrenos.
10. Error en la secuencia de encendido en la voladura.

Conceptos Fundamentales en el Diseño de Voladuras

Bordo

El bordo se define como la distancia de alivio más pequeña al momento en que el barreno detona. La selección del bordo adecuado es una de las decisiones más importantes para un diseño de voladura. Ya que tenemos el bordo teórico...

Taco

El taco se refiere a la porción superior del barreno que normalmente se llena con material inerte para confinar los gases del explosivo. La fórmula es: El tamaño óptimo del taco se obtiene con la siguiente fórmula:

Cuando el diámetro del material de taqueo es muy fino, no podrá contener los gases de la detonación. Cuando el taco es muy grueso, tiende a producir taponamiento y puede ser expulsado por los gases.

Espaciamiento

Esto se refiere al espaciamiento entre barrenos de la misma línea, siendo la siguiente forma:

Cuando el espaciamiento es demasiado pequeño, existen fugas prematuras de gases, golpe de aire y proyección de rocas (rock fly), afectando el acabado de la pared final. Cuando el espaciamiento es demasiado grande, el acabado de la pared es irregular.