Principios Fundamentales de la Fragmentación de Rocas en Voladuras

Principios Teóricos de la Fragmentación de Rocas

I. Teoría de Reflexión

El descostramiento se produce en forma secuencial en la medida que el esfuerzo de tensión de la onda reflejada disminuye de forma incremental. Esto corresponde a las ondas compresivas que se propagan en sentido contrario.

II. Teoría de la Expansión de los Gases

Las grietas radiales se forman debido a la presión de los gases en el pozo.

III. Teoría de los Núcleos

Nuevas fracturas se forman en las fracturas preexistentes (diaclasas), que actúan como una «cara libre interna».

IV. Teoría Combinada

La teoría combinada establece que una parte de la roca (muy menor), de 2 a 4 veces el diámetro del hoyo, se fractura y fragmenta por el esfuerzo compresivo inducido al terreno por la onda de choque proveniente de la presión generada por la detonación de un explosivo. Posteriormente, la onda continúa propagándose hasta alcanzar la cara libre, donde se refleja, generando esfuerzos de tensión que son los que mayoritariamente fracturan y fragmentan la roca.

Parámetros Clave en el Diseño de Voladuras

• Altura de Banco (H): Es la distancia vertical entre las cotas de la berma superior e inferior.
• Burden (B): Corresponde a la línea de menor resistencia desde el centro de la carga hasta la cara libre más cercana, enfrente de un tiro o columna de explosivo.
• Espaciamiento (S): Es la distancia entre tiros contenidos en una misma fila y se calcula en función del «Burden».
• Taco (T): Es la longitud del pozo donde se coloca material inerte para confinar y retener los gases producidos por la explosión.
• Pasadura (J): Es la longitud del pozo que está bajo la línea de piso, cuya finalidad es mantener la cota de este último.

Inclinación (I)

• Ventajas:
  • En bancos muy altos, donde el burden en la parte inferior («pata») puede ser excesivo cuando los tiros son verticales.
  • Cuando se desea un burden constante a todo lo largo del tiro, permitiendo usar un solo tipo de explosivo.
  • Cuando se desea conseguir de mejor forma el ángulo de talud de los bancos después de la tronadura.
• Desventajas:
  • Un riesgo con tiros inclinados es no poder dar, con el equipo de perforación usado, el ángulo ni la dirección correcta a todos los tiros contenidos en una misma fila.

Indicadores de Eficiencia en Voladuras

«Factor de Carga»

Es usado ampliamente para establecer los requerimientos (kg) de explosivos para fragmentar un determinado tonelaje de roca, así como para establecer comparaciones cualitativas e inducir si estamos frente a una roca dura, mediana o blanda.

Carga Específica, Ce (Kg/m³)

La diferencia con el factor de carga es que la carga de explosivo se expresa en kilogramos (Kg) y la roca a tronar en metros cúbicos (m³). En minería, es recomendable su uso cuando se trata con minerales de densidades o pesos específicos muy distintos, tales como los minerales de hierro.

Factor de Carga Real (gr/ton.)

Para conceptualizar mejor esto, debe entenderse que las voladuras generan sobrequiebre posterior («Backbreak») y lateral («Sidebreak»), todo lo cual se traduce en roca quebrada adicional.

Factor de Carga Diferencial (gr/ton.)

Este parte de la premisa que, en una zona a ser tronada, no toda la roca es de igual competencia.