Fundamentos de voladura y diseño de tronaduras en minería: fórmulas, explosivos y fragmentación

Resumen

El documento presenta la nomenclatura técnica y las fórmulas básicas para diseñar una tronadura en minería, como burden, espaciamiento, taco, pasadura, carga específica y volumen de explosivo. Además describe las etapas de la fragmentación de la roca, los principales tipos de explosivos (ANFO, emulsión y Softron) y un glosario de términos. También incluye conceptos correctos e incorrectos sobre voladura.

Puntos clave

El burden B se calcula como 25 veces el diámetro de perforación, y también como la altura del banco dividida entre 3.
El espaciamiento E suele ser 1,4 veces el burden, o igual a B en malla cuadrada.
El taco T puede calcularse como B o como 35 veces el diámetro, y confina los gases de la explosión.
El ANFO es barato y sirve en barrenos secos, mientras que la emulsión resiste el agua y es adecuada para barrenos húmedos.
La fragmentación ocurre por la onda de choque, la reflexión de ondas en la cara libre, la expansión de gases y el movimiento del material.

Ponte a prueba

Nomenclatura Técnica

B = Burden
E = Espaciamiento
T = Taco
P o J = Pasadura / Sobreperforación
HB = Altura banco
LB = Largo barreno
LE = Largo carga explosiva
D o Øp = Diámetro perforación
Vt = Volumen total
Ve = Volumen explosivo
ρ = Densidad
Ai = Área influencia
Cp = Cantidad pozos
CE = Carga específica
CF = Carga fondo
CC = Carga columna

Fórmulas Principales de Diseño

Vt = L x A x H
Ton = Vt x densidad roca
D(m) = pulgadas x 0,0254
B = 25 x D
B = HB / 3
E = 1,4 x B
Malla cuadrada: E = B
Malla rectangular: E = 1,1 a 1,5 x B
P = 0,3 x B
J = 11 x D
T = B o T = 35 x D
LB = HB + P
LE = LB - T
CF = 1,3 x B
CC = LB - (CF + T)
VE = (3,1416 x D² / 4) x LE
Ai = B x E
Cp = Área total / Ai
kg pozo = VE x densidad explosivo
Consumo total = kg pozo x cantidad pozos
CE (kg/m³) = kg explosivo / m³ roca
CE (kg/ton) = kg explosivo / ton roca

Factores de Roca y Escala Mohs

Factores según tipo de roca

Calcita: 35
Apatita: 30
Roca dura: menor factor
Roca blanda: mayor factor

Escala de dureza Mohs

Talco
Yeso
Calcita
Fluorita
Apatita
Feldespato
Cuarzo

Procesos de Fragmentación

Etapas de la voladura

Detonación: El explosivo libera energía, presión y temperatura.
Onda de choque: Comprime la roca y genera grietas radiales.
Reflexión de ondas: Al llegar a la cara libre se genera una onda de tracción.
Expansión de gases: Los gases penetran las grietas y desplazan la roca.
Movimiento del material: Desplazamiento, fragmentación y esponjamiento.

Mecanismos de rotura

Agrietamiento radial
Reflexión de onda de choque
Onda de tracción
Liberación de carga
Rotura por flexión

Tipos de Explosivos y Aplicaciones

ANFO

Ventajas: Barato, fácil de cargar.
Desventajas: Mala resistencia al agua.
Uso: Barrenos secos, cielo abierto.

Emulsión

Ventajas: Resistente al agua, alta potencia, segura.
Desventajas: Más cara.
Uso: Barrenos húmedos, roca competente.

Softron

Uso: Tronadura controlada, precorte, minería subterránea.
Ventajas: Menor vibración, mayor control.

Verdades y Mitos en Voladura

Conceptos correctos

La cara libre genera onda de tracción.
El cebado de fondo mejora la fragmentación.
El ANFO sirve en barrenos secos.
La emulsión resiste el agua.
El taco confina los gases.
La sobreperforación evita patas.
Los explosivos generan esponjamiento.

Conceptos incorrectos

La cara libre genera onda de choque.
Un burden excesivo mejora la fragmentación.
El taco compacta el explosivo.
La fragmentación disminuye el volumen.
Grandes espaciamientos mejoran la fractura.
Se debe reencender una mecha fallida.

Glosario Técnico

Burden: Distancia del barreno a la cara libre.
Espaciamiento: Distancia entre barrenos.
Taco: Material inerte superior que confina gases.
Pasadura: Perforación extra bajo el nivel del banco.
Cara libre: Superficie hacia donde se desplaza la roca.
Deflagración: Reacción química de baja velocidad sin onda de choque.
Detonación: Reacción explosiva de alta velocidad con onda de choque.
Esponjamiento: Aumento de volumen de la roca fragmentada.
Retardos: Tiempos entre detonaciones para controlar la energía.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el burden en una tronadura?

El burden es la distancia del barreno a la cara libre. En las fórmulas del documento se calcula como 25 veces el diámetro de perforación o como la altura del banco dividida entre 3.

¿Cuál explosivo se usa en barrenos húmedos?

La emulsión, porque es resistente al agua, tiene alta potencia y es segura. Su desventaja es que es más cara que el ANFO.

¿Qué es el esponjamiento?

Es el aumento de volumen de la roca tras ser fragmentada. Los explosivos lo generan al romper la roca.