Planificacion trabajos.pdf

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Capítulo 30
./ 1. INTRODUCCION
PLANIFICACION DE LOS TRABAJOS
DE PERFORACION y VOLADURA
J Cuando se acomete un proyecto de excavación de
rocas, una de las etapas más importantes es la consti-
- tuida por la planificación de los trabajos de perforación
y voladura, no sólo porque es preciso coordinar dos
./ operaciones básicas del ciclo de explotación, sino
fundamentalmente porque es necesario conjugar una
- serie de conocimientos y aspectos de la obra en su
./ totalidad: entorno geológico y topográfico, unidades
de carga y transporte, utilización posterior de los materiales,
etc.
/ Este hecho, unido a la influencia posterior que tienen
los equipos de perforación elegidos sobre el resto
de las operaciones: carga, transporte y trituración, así
como sobre los ritmos previstos, plazos de ejecución y
/ costes de operación, hacen que la planificación de las
labores de arranque requiera un tratamiento especial
por parte de los técnicos responsables.
./
/ 2.
/
FACTORES QUE INFLUYEN EN
LA PLANIFicACION DE LA
PERFORACION Y VOLADURA
Los factores que se precisan conocer para proceder
a una correcta planificación de los trabajos pueden.
/ clasificarse en: generales, cuando afectan a la globalidad
del proyecto o intervienen en los planes a largo
/
plazo, y operativos, cuando inciden sol5're aspectos"
muy concretos o planes a corto
, .
y medio plazo.
Los factores generales mas Importantes en proyectos
a cielo abierto son:
/ - Volumen a excavar. Ritmo y plazo de ejecución.
/
- Equipos de carga a utilizar.
- Altura de banco.
- Geometría de la excavación.
- Situación geográfica.
/ - Propiedades geomecánicas y estructurales de las
rocas.
- Granulometría exigida.
J - Limitaciones ambientales.
- Coste global de perforación y voladura.
Entre los factores operatívos se encuentran:
- Número de bancos en explotación.
- Longitud de frentes de operación.
- Accesos a diferentes niveles.
- Secuencia de avance.
- Número de voladuras, etc.
Es necesario contemplar las pérdidas de tiempo o
retrasos característicos de cualquier operación, tales
como trabajos nocturnos, traslados del equipo de perforación,
cambios de tajo, interrupciones por voladuras,
malas condiciones climatológicas, tráfico, etc., o por
factores tales como la experiencia del operador, conjunto
equilibrado con otros equipos de producción, etc.
Cada equipo debe considerarse como parte de un
sistema, y como tal queda sometido a pérdidas de tiempo
debidas a deficiencias en la dirección, supervisión,
condiciones del trabajo, clima, etc. Estos retrasos y pérdidas
de tiempo son los que caracterizan el factor conocido
como eficiencia de la operación.
Por otro lado, es preciso tener en cuenta la disponibilidad
mecánica, o simplemente disponibilidad, definida
como la disposición de los equipos para actuar durante
el tiempo de trabajo programado, es decir, hay que
considerar las pérdidas de horas de trabajo debidas a
averías intempestivas y a reparaciones programadas o
rutinas de mantenimiento.
Cuando no se disponga de experiencia suficiente
para estimar individualmente los factores anteriores, se
podrá tomar el producto de ambos, que se denomina
«eficiencia operativa global», reflejados en la Tabla
30.1.
Tabla 30.1. EFICIENCIA OPERATIVA GLOBAL
CONDICIONES
DETRABAJO
CALIDADDELAORGANIZACION
Excelente Buena Regular Deficiente
Excelentes 0,83 0,80 0,77 0,77
Buenas 0,76 0,73 0,70 0,64
Regulares 0,72 0,69 0,66 0,60
Malas 0,63 0,61 0,59 0,54
415

Si se trata de un clima extremado, en ambiente polvoriento,
con materiales compactos y abrasivos, la calidad
de la operación será deficiente y las prestaciones
se verán afectadas de forma adversa debido a las
malas condiciones detrabajo.
Si la dirección y la supervisión son excelentes, con
buenos talleres, y programas de mantenimiento preventivo
adecuados, pérdidas de tiempo mínimas en la
carga, alta disponibilidad, etc., el tiempo efectivo de
producción será alto. Por el contrario, una dirección y
supervisión deficientes reducirán el tiempo real de producción
y la capacidad de los equipos deberá ser incrementada
para conseguir las producciones requeridas.
Ejemplo
Una perforadora hidráulica con martillo en cabeza trabaja
en un banco de caliza de 20 m, realizando barrenos
de 102 mm (4"). La velocidad de penetración es de 110
cm/min, que se traduce en una velocidad de perforación
de 35 m/h. El rendimiento de arranque para el esquema
de voladura fijado es de 13 m3/ml.
Suponiendo que el factor de eficiencia operativa es
del 80% y la disponibilidad mecánica del equipo del 90%
se desea calcular la capacidad de perforación para uno
y dos relevos de 8 horas cada uno.
. Capacidad Número de Rendi- Factor de Disponibili-
Capacidad horaria de horas por miento de eficiencia X dad mecáporrelevo
~ perforaciónX relevo X arranqueX operativa nica
(m') (m/h) (m'/h) (m'/ml)
Capacidad por relevo (m') =
35 m/h x 8 h x 13 m3/ml x 0,80 x 0,90 = 2.621 m3.
Capacidad de dos relevos (m3) =
2 x 2.621 m3= 5.242 m3.
2.1. Volumen a excavar
Ritmos de producción
. El volumen de roca a mover, el plazo de ejecución y
la organización general del trabajo determinan los ritmos
de excavación previstos referidos a la unidad de
tiempo: año, mes, semana, día y hora.
2.2. Equipo de carga
Altura de banco
Los equipos de carga se seleccionan en función del
ritmo de ejecución y de la flota de transporte disponible.
La altura de banco se puede determinar a partir de
la capacidad del cazo del equipo de carga «Cc»:
- Palas de ruedas H (m) = 5 a 10 m
- Excavadoras
hidráulicas """""""" H (m) = 4+0,45xCc (m3)
- Excavadoras
de cables H (m) = 10+0,57x(Cc-6)
No es recomendable, por cuestiones de seguridad y
eficiencia, superar los 20 m de altura de banco.
416
.¡'
2.3. Geometría de la excavación
Situación geográfica
Se deben tener en cuenta:
- Dimensiones de la obra en planta y profundidad.
- Topografía del terreno natural. '-
- Accesos al área de excavación.
,.- Infraestructura de la zona de trabajo; energía eléc- 'trica,
instalaciones de mantenimiento, servicios,
etc., y
- Labores previas de preparación del terreno. '-
2.4. Propiedades geomecánicas y
estructurales de las rocas
Deben conocerse los siguientes puntos:
- Estructuras geológicas del entorno.
- Tipos de rocas y densidades.
- Composición mineralógica, especialmente conte- "nido
en cuarzo.
- Propiedades geomecánicas, resistencias a la compresión
simple, velocidades de propagación, etc.
- Datos estructurales, fracturas, diaclasas, juntas, tipos
de relleno, existencia de coqueras, orientación
predominante de las discontinuidades, etc.
- Presencia de agua.
- Recubrimientos de tierra vegetal o materiales alterados.
2.5. Granulometría exigida --
La granulometría exigida es función del tratamiento
y utilización posterior del material, y en algunos casos "indirectamente
de la capacidad de los equipos de
carga.
Si el tamaño de los bloques «T b» se expresa por su
mayor dimensión, se pueden presentar los siguientes '--tipos
de proyectos:
- Material que pasa por machacadora. Es el caso del
mineral en las minas a cielo abierto o de los áridos
en canteras. Debe cumplirse: i
siendo:
Tb

./
../
../
./
./
./
El tamaño óptimo del bloque es normalmente
aquel cuya relación con la dimensión del cazo se
encuentra entre 1/6 y 1/8.
- Material para pedraplenes. Generalmente, el tamaño
máximo no es superior al 70% del espesor de
la tongada.
- Material para puertos y presas. Los pliegos de condiciones
contemplan, generalmente, diferentes
zonas que corresponden a núcleos y mantos de
escollera, mantos de protección y espaldones etc.,
cada una con una granulometría media distinta que
va desde las 0,5 t hasta más de 12 t por bloque.
2.6. Limitaciones ambientales
Las perturbaciones que producen las voladuras y
que deben mantenerse por debajo de umbrales de se-
./ guridad son:
/
- Vibraciones.Debedisponersede unatabla de car-
gas distancias construida a partir de un nivel máximo
permisible.
- Onda aérea. El explosivo debe confinarse lo mejor
posible y elegirse una secuencia de encendido
adecuada.
- Proyecciones. Se definirá una distancia de seguridad
a instalaciones y maquinaria, y si el diseño de
las voladuras lo aconsejan se emplearán protecciones.
- Polvo.Estaalteraciónes inevitablecasi en su totalidad,
y sólo puede lucharse contra ella mediante el
riego superficial con agua, pero con escasos resultados
prácticos.
El tipo de voladura puede ser condicionada conjuntamente
y de manera significativa por las limitaciones
I ambientales V por otros factores de índole operativo,
S - Siempre influye en el diseño de la voladura.
A - Algunas veces influye en el diseño de la voladura.
O - Ocasionalmente influye en el diseño de la voladura.
TABLA 30.2
como son: los daños a la roca remanente, la fragmenta-
ción, la geometría de las pistas, la presencia de finos
en exceso, la separación del estéril y mineral, etc.
En minería a cielo abierto pueden considerarse las
siguientes técnicas de voladura:
a) Minería masiva, utilizando voladuras en banco, e.g.
movimiento de estéril a gran escala en minas de
carbón y metálicas.
b) Minería selectiva empleando voladuras en banco,
e.g. separación de estéril y mineral en los tajos, frecuentes
en operaciones mineras de hierro y oro.
c) Técnicas de voladuras controladas en los límites de
corta, e.g. precorte.
d) Voladuras masivas de explanación, e.g. usadas
para fragmentar las costras o recubrimientos de
algunos yacimientos de bauxita.
e) Minería selectiva utilizando voladuras de explanación,
e.g. bloques de mineral de oro y bloques de
estéril que son excavados separadamente.
f) Voladuras secundarias empleando barrenos, e.g.
taqueo.
g) Voladuras secundarias sin usar barrenos, e.g. parches
o cargas adosadas.
h) Ensanche de barrenos para incrementar su capacidad
para alojar una mayor carga de explosivo en
las recámaras y romper así una mayor cantidad de
roca con un solo barreno.
i) Canteras de roca ornamental, e.g. voladuras con
pólvora para obtener bloques sin daños.
j) Voladuras coyote empleadas en pequeños túneles
y cámaras para colocar grandes cantidades de
explosivos que se disparan instantáneamente, e.g.
voladuras de hasta 1 millón de toneladas de roca se
han realizado de una sola vez.
k) Voladuras en rampa utilizadas en la apertura de
nuevos bancos, e.g. para crear nuevos frentes verticales
para los bancos subsiguientes.
1) Voladuras con trayectoria controlada o voladuras
de máximo desplazamiento usadas para fragmen-
Técnica Voladura ¡Voladura Voladura Taqueo Taqueo de
Voladura
.Oañosa
la roca
de
"ontorno
S
de
Explanación
O
Selectiva
Explanación
S
con
Barrenos
O
con
Parches
O
Voladura
Masiva
en
Bancos
.
S
Voladura
Selectiva
en
Bancos
A
Voladura
Coyote
A
Recámaras
A
Voladura
en
Roca
Ornamental
S
Voladura
en
Rampa
O
Voladura
con Trayectoria
Controlada
A
.Fragmentación
A S S S
d'
S A'" S S S A A A
.Oesplazamiento
O S S O O S S A A A A S
.Separación
estl
mineral O O S O O O S O O O A A
.Finos O O O O O O A O O O O O
.Proyecciones
A A A S A A A A A O A A
.Onda
aérea O A A A S A A A A A A A
.Vibraciones
S A A O O A A S S A A A
417

tar y mover grandes cantidades de recubrimiento
directamente con el fin de que el transporte con
medios mecánicos -e.g. dragalina- sea mínimo.
En la Tabla 30.2 se indican las limitaciones asociadas
que influyen en el diseño de las diferentes técnicas
de voladuras a cielo abierto.
2.7. Coste global de perforación y voladura
La perforación y voladura son operaciones imprescindibles
en la fragmentación de la roca cuando no se
pueden utilizar equipos mecánicos de arranque. Dichas
operaciones se integran en sistemas junto con el resto
de las que constituyen el ciclo de explotación.
La suma de los costes unitarios de todas las operaciones
del ciclo conducen a diferentes escenarios, Fig.
30.1. En condiciones normales, la excavación se dice
que está equilibrada, Zona S, si se alcanzan los costes
totales más bajos de producción. Cuando esto no es
posible se estará trabajando en la zona A, con cantidades
excesivas de explosivo, o en la zona C, con cantidades
insuficientes de explosivo, que harán elevarse
los costes totales, apareciendo en el último caso la incidencia
de la fragmentación secundaria.
(f)
o
a:
w

../
../
./
../
../
/
/
/
FACTORES GENERALES
Volumen de excavación
Ritmos de producción
* Criterios implicados.
TABLA 30.3.
adecuados para la operación, termil1jindo con la
elección del chasis o sistema de montaje. En la Fig. "
30.4 se establece la interrelación de las variables
que intervienen en la selección de equipos de perforación
en trabajos de tú neles y galerías, y voladuras
de producción de interior.
- Los sistemas de accionamiento pueden ser diesel y
eléctricos, interviniendo en su elección factores
técnicos, económicos y ambientales.
- Los explosivos a utilizar y la forma en la que éstos
se adquieren, encartuchados o a granel, dependen
de todos los factores enunciados en el capítulo de
selección de explosivos.
- Los accesorios de voladura, de forma semejante,
están ligados a los tipos de explosivos usados, las
EXPLOSI- DISEÑO
EQUIPO DE PERFORACION VOS y AC- DE
CESORIOS VOLADURA
CJ)
O
Z
O
(3
z
O
-
CJ) O Z
LU

PERFORABILlDAD DE LA ROCA
FACTORES AMBIENTALES
N.O DE UNIDADES DE PERFORACION
ELECCION DEL EXPLOSIVO
Elección del equipo de perforación
VOLUMEN DE LA ROCA A EXCAVAR
TIEMPOS DE RETARDO
TAMAÑOS DE LAS VOLADURAS
NUMERO DE BANCOS EN EXPLOTACION
y DIRECCION DE AVANCE
PROGRAMA DE PRODUCCIONES
ELECCION DEL EOUIPO DE CARGA
ALTURA DE BANCO
VOLABILlDAD DE LA ROCA
GRADO DE FRAGMENTACION
Figura 30,3. Esquema básico de planificación de los trabajos de perforación y voladura.
- Los tiempos de retardo se elegirán con el fin de
eliminar los riesgos de proyección y obtener una
fragmentación adecuada, al mismo tiempo que se
reduce la carga total operante en la voladura.
- La secuencia de encendido se establecerá en función
de los ángulos libres de rotura, dirección de
proyección y resultados de fragmentación.
El tamaño de las voladuras debe tenderse a que sea
el mayor posible, a fin de aprovechar las ventajas
que reporta:
Figura 30.4.
420
TUNELES y GALERIAS
PRODUCCION
d'
CHASIS
. Se reducen los problemas de fragmentación
que se producen en las zonas periféricas.
La granulometría de las pilas de escombro
es más uniforme.
Los tiempos de parada de los equipos de
carga y transporte son menores.
. Facilita la planificación
ción.
y control de la opera-
. Disminuyen las quejas de los habitantes del
Variables que condicionan la selección de equipos de perforación en trabajos subterráneos (Menéndez, F.,
1986).
.
.
CHASIS
"---
'------
',--
"-
"-
"-
"-
'--
'-
'--
'--
'-
"-
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"--
"--
'-..
'-
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'-
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./
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/
/
/
/
entorno, siempre que las perturbaciones generadas
se mantengan en niveles aceptables.
. Disminuyen los costes de arranque.
- En cuanto al número de bancos o tajos en operación
se recomienda que al menos sean tres; uno en
perforación, otro en carga del material volado previamente
y un tercero en preparación. Si esas tres
zonas se encuentran sobre un mismo banco y en
las proximidades de un talud final, la secuencia de
avance puede ser la indicada en la Fig. 30.5.
-ETAPA 1 f7, , 1 1 1 / ' ' , / 1
/ ' , I!, '1' '/ ' , , / . , "¡ 1, , / " , 1/ 1 ¡-r¡
.
T'7
' , TALUDFI,AL '
~ "-"~ ROCA VOLADA
-«;;, ESTACAS DE DEMARCACION
t/,

- Piedra y espaciamiento nominal.
- Longitud de la columna de explosivo.
- Sobreperforación.
- Altura de banco medida.
- Profundidadde los barrenosmedida.
- Longitud del retacado - material gran"ular o detritus
de perforación - cargas espaciadas.
- Número de filas.
- Secuencia de iniciación - V, V1, V2, o barreno por
barreno.
- Cebado - localización del multiplicador o cebo -
empleo de otro multiplicador en la misma columna.
- Sistema de secuenciado - en superficie, dentro de
los barrenos o combinado - retardo entre barrenos
en ms/m de piedra o espaciamiento - retardo entre
filas.
METODO MINERO
Subterráneo
- Corte y relleno.
- Cámaras y pilares.
- Hundimiento por subniveles.
- Cráteres invertidos.
- Barrenos largos.
- Recuperación de pilares y macizos residuales.
- Liberación de tensiones.
- Descostramientode pilareso explosionesde rocaal
aumentar las tensiones durante la explotación.
Cielo abierto
- Dragalinas - banco extendido - desmonte previo y
transporte.
- Excavadoras y volquetes - trituración dentro de la
explotación y cintas transportadoras.
BIBLlOGRAFIA
- DINIS DA GAMA, C.: «Reduction 01 Costs and
Environmental Impacts in Quarry Rock Blasting».The'
Third International Symposium on Rock Fragmentation by
Blasting. Brisbane. Australia. 1990.
- GADBERRY, A. R.: «Mine Planning -It's Ef'cts on Drilling"
and Blasting». SEE, 1981.
- GARCIA, R.: «Planificación de Voladuras». Canteras y Explotaciones.
Octubre 1985.
- HARRIES, G.: «The Assesment and Optimization 01
Blasting", The Aus. I.M.M., Explosives in Mining
Workshop. 1988.
422
'-
-
-
Pala cargadora - volquetes o cintas.
Excavadoras hidráulicas - retro- frontal.
-
-
Operación con una sola capa o multicapa.
Estabilidad de taludes.
'--
- Trituradora o cualquier otra limitación de tamaño de
admisión.
'--
Evaluación cuantitativa de resultados
- Curva granulométrica.
- Velocidad de detonación.
- Perfil de la pila de escombro - esponjamiento de la
pila.
- Fotografías de alta velocidad - medida de velocidad
del frente - medida de retardos - medida de retacados
- registro en zonas próximas y lejanas.
- Vibraciones y onda aérea - medida de retardos y cargas
operantes.
- Rendimientos de carga.
- Factores de llenado de cazos y volquetes.
- Costes de reparación y - desgastes de dientes y
cazos - vidas de cables de elevación.
Evaluación cualitativa de resultados
Fallos.
Bolos.
- Proyección y desplazamiento.
- Repies.
- Sobreexcavación.
- Fragmentación variable.
- Desplazamiento variable.
- Finos excesivos.
- Eyección del retacado.
- Fragmentación controlada estructuralmente.
- Proyecciones.
'--
- LlTTLE, T.N. and VAN ROOYEN, F.: «The Current State
01 the Art 01 Grade Control Blasting in the Eastern
Goldlields». The Aus. I.M.M., Explosives in Mining '--
Workshop. 1988.
- TAMROCK: «Handbook on Surface Drilling and Blasting»,
1983.
- MENENDEZ, F.: «Selección de Equipos. Cálculo de Ren- '-dimientos
y Costes". I Seminario de Ingeniería de Arranque
de Rocas con Explosivos en Proyectos Subterráneos.
Fundación Gómez-Pardo, 1986.
'--
'--
'--
',--
'--
'--
'--
'--
'--
'--
'--
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