6 métodos comunes de voladura en la minería a cielo abierto
Sabemos que las operaciones de minería a cielo abierto incluyen principalmente perforación, voladura, extracción, transporte y vertido. La voladura es una parte fundamental de este proceso. Los costos de voladura representan entre 151 y 201 toneladas de TP³ del costo total de la minería a cielo abierto. Además, la calidad de la voladura afecta directamente la eficiencia de la operación y el costo total del proceso minero. Este artículo presentará varios métodos comunes de voladura en la minería a cielo abierto.
Clasificación de los métodos de voladura
En la minería a cielo abierto, existen varios métodos de voladura comúnmente utilizados, como los siguientes:
Clasificación según el tiempo de retardo de la voladura: voladura simultánea, voladura de microsegundos y voladura de milisegundos.
Clasificación según métodos de voladura: voladura de agujeros poco profundos, voladura de agujeros profundos, voladura de cámara, voladura diferencial de agujeros de varias filas, voladura diferencial por extrusión de agujeros de varias filas, voladura por resorte, voladura de aplicación externa, tecnología de voladura agujero a agujero.
6 métodos comunes de voladura en la minería a cielo abierto
Voladura de pozos poco profundos
El diámetro del barreno utilizado en voladuras de pozos poco profundos es menor, generalmente de 30 a 75 mm. Su profundidad suele ser inferior a 5 metros, a veces hasta unos 8 metros. La profundidad del barreno puede aumentarse si se utiliza una perforadora de roca jambo.
Ventajas:
- Buena maniobrabilidad y flexibilidad, amplio rango de uso;
- En el caso de minas con condiciones de enterramiento complejas y requisitos de alta calidad para el mineral extraído, se pueden implementar voladuras divididas y minería dividida para reducir la tasa de dilución;
- Las herramientas de perforación de rocas son relativamente simples y fáciles de dominar;
- Poca preparación para el trabajo;
- El mineral volado es de tamaño pequeño y puede satisfacer fácilmente los requisitos de transporte y trituración;
- En comparación con la voladura de cámara y la voladura de pozos profundos, el consumo de explosivos utilizados es pequeño.
Desventajas:
- Este método de voladura no puede adaptarse a las necesidades de producción a gran escala y es fácil que aparezcan lagunas en los enlaces de carga, conexión y detonación, lo que da lugar a accidentes de explosión.
Solicitud:
La voladura de pozos poco profundos se utiliza principalmente para minas a cielo abierto o canteras de pequeña escala, piedra de socavón, excavación de túneles, voladuras secundarias, procesamiento de nuevas minas a cielo abierto y otras voladuras especiales.
Explosión de pozos profundos
La voladura de pozos profundos es un método que utiliza equipos de perforación para perforar pozos más profundos, como espacio de carga para los explosivos mineros. En minas a cielo abierto, la voladura de pozos profundos se realiza principalmente mediante voladura de banco. Es un método de voladura ampliamente utilizado en minas a cielo abierto. La profundidad del pozo suele ser de 15 a 20 m. La apertura suele ser de 75 a 310 mm, aunque la apertura más común es de 200 a 250 mm.
Características:
- La cantidad de mineral de roca extraído a la vez es grande, generalmente entre 200.000 y 1 millón de toneladas;
- Se puede utilizar tecnología avanzada de voladura para la voladura de pozos profundos, como la voladura diferencial, la voladura por extrusión, la voladura por impacto y la voladura direccional, que se pueden utilizar en áreas de voladura con requisitos especiales.
- Las operaciones de voladura son más seguras y su gestión, más sencilla. No existen requisitos especiales para los explosivos, salvo para pozos profundos con agua. El método de detonación también es más flexible.
Solicitud:
La voladura de pozos profundos se utiliza ampliamente en zanjas, desmontes, minería y otros procesos de producción en grandes minas. Su volumen de voladura representa más de 901 TP³T del volumen total de voladuras en grandes minas.
Clasificación:
Los pozos profundos se dividen en verticales y profundos inclinados. Los verticales se perforan principalmente con punzones de impacto. Los inclinados se perforan principalmente con plataformas de perforación rotatoria o perforadoras de fondo. Su inclinación suele ser de 75° a 80°.
Perforación vertical
Ventajas:
- Adecuado para perforación y voladura en diversas condiciones geológicas;
- La tecnología de funcionamiento de la perforación vertical es más sencilla que la de la perforación inclinada;
- La velocidad de perforación es más rápida.
Desventajas:
- Después de la voladura, la proporción de rocas grandes es relativamente alta y a menudo quedan abandonados los cimientos;
- A menudo aparecen grietas en la parte superior de los escalones y la estabilidad de la superficie del escalón es relativamente pobre.
Perforación inclinada
Ventajas:
- Las líneas de resistencia son relativamente pequeñas y uniformes. No es fácil generar rocas grandes ni raíces residuales después de la voladura.
- Es fácil controlar la altura y el ancho de la pila de explosión, lo que es útil para mejorar la eficiencia de la minería;
- Es fácil mantener el ángulo de inclinación del banco y la pendiente suave, reduciendo voladizos y grietas;
- La distancia entre el equipo de perforación y la línea superior de la pendiente escalonada es relativamente grande, lo que hace que el personal y el equipo sean más seguros.
Desventajas:
- La operación técnica de perforación de agujeros profundos inclinados es relativamente compleja;
- La longitud de perforación es mayor que la longitud de perforación vertical;
- Es fácil que se produzcan obstrucciones durante el proceso de carga.
Granallado en cámara
La voladura en cámara consiste en colocar explosivos en una cámara preperforada y cargarlos centralmente. No existen reglas sobre la cantidad de explosivos que se detonan cada vez, y algunos utilizan decenas, cientos o miles de toneladas. Debido a que el volumen de la explosión es grande de una sola vez, también se denomina voladura a gran escala.
Solicitud:
Las minas a cielo abierto solo se utilizan durante la construcción de la infraestructura y bajo ciertas condiciones. Las canteras se utilizan cuando las condiciones lo permiten y la demanda minera es alta.
Ventajas:
- La cantidad de trabajo de preparación es menor y se puede completar una gran cantidad de voladuras de rocas en poco tiempo;
- Este método es adecuado para rocas de diversas durezas, especialmente en lugares con terreno complejo, y no está limitado por las condiciones de construcción;
- No se requiere equipo especial de perforación de rocas. Generalmente, se utiliza un taladro para excavar la cámara.
- No existen requisitos especiales para los explosivos utilizados. Todos los explosivos utilizados en voladuras de pozos profundos pueden emplearse en voladuras de cámara.
Desventajas:
- Los operadores de excavación tienen malas condiciones de perforación y hay muchas rocas grandes después de la voladura.
Voladura diferencial de pozos de varias hileras
En los últimos años, a medida que la capacidad de las cucharas de excavadoras y la capacidad de producción de las minas a cielo abierto han aumentado drásticamente, también ha aumentado la cantidad de voladuras necesarias en estas minas. Por lo tanto, es necesario adoptar un método de voladura con un mayor volumen para satisfacer las necesidades de la nueva maquinaria de excavación.
Actualmente, los métodos de voladura con un gran volumen de voladura a la vez son la voladura diferencial de barrenos multifila y la voladura diferencial de extrusión de barrenos multifila. Estos dos métodos permiten volar de 5 a 10 filas de barrenos simultáneamente, con una cantidad de mineral volado de 300.000 a 500.000 toneladas.
La voladura diferencial se refiere al método de voladura en el que los barrenos adyacentes se detonan sucesivamente en una secuencia prediseñada dentro de un tiempo muy corto (calculado en ms).
Ventajas:
- El gran volumen de voladura a la vez reduce la cantidad de voladuras y el tiempo para evitarlas, y mejora la tasa de utilización de los equipos de la cantera;
- Mejora la calidad de trituración de la roca mineral, y su tasa de bloqueo grande es de 40% a 50% menor que la de la voladura de un solo orificio;
- La eficiencia de los equipos de perforación aumentó de aproximadamente 101 TP³T a 151 TP³T. Esto se debe al aumento del coeficiente de utilización del tiempo de trabajo y a la reducción del número de equipos de perforación y de las operaciones de relleno del área posterior a la voladura.
- La eficiencia de los equipos de minería, carga y transporte aumenta de aproximadamente 10% a 15%.
Granallado por extrusión diferencial de orificios de varias filas
La voladura por extrusión diferencial de pozos multifila se refiere a la voladura diferencial de pozos multifila cuando la pila de voladura permanece en la superficie de trabajo. La presencia de pilas de escoria crea las condiciones para la extrusión.
Por un lado, puede extender el tiempo de acción efectiva de la voladura y mejorar el aprovechamiento y el efecto de trituración de la energía explosiva. Por otro lado, puede controlar el ancho de la pila de voladura para evitar la dispersión de rocas minerales.
El intervalo de tiempo diferencial de la voladura por extrusión diferencial de pozos multifila es preferiblemente de 30% a 50% mayor que el de la voladura diferencial convencional. El intervalo comúnmente utilizado en minas a cielo abierto en mi país es de 50 a 100 ms.
Ventajas:
- El efecto de trituración de la roca mineral es mejor. Esto se debe principalmente al bloque de escoria frontal. Cada fila de perforaciones, incluida la primera, puede aumentar la carga y romperse completamente bajo la extrusión de la escoria.
- La pila de escombros está más concentrada. En las minas que utilizan transporte ferroviario, no es necesario desmantelar la carretera antes de la voladura, lo que mejora la eficiencia de los equipos de minería, carga y transporte.
Desventajas:
- Alto consumo de explosivos;
- Se requieren plataformas de trabajo más amplias para acomodar las pilas de escoria;
- La altura de la pila de estiércol es grande, lo que puede afectar la seguridad de las operaciones de la excavadora.
Explosión de resorte
La voladura por resorte consiste en utilizar una pequeña cantidad de explosivos en el fondo del pozo de voladura perforado para expandir el fondo hasta formar una cavidad y luego cargar los explosivos en una bolsa de explosivos concentrados para la voladura para mejorar el efecto y la eficiencia de la voladura.
Solicitud:
La voladura con resorte solo es adecuada para la construcción con voladuras en condiciones donde hay pocas máquinas de perforación de roca, la perforación y voladura convencionales no pueden satisfacer los requisitos de producción y la roca no es muy dura.
Ventajas:
- La carga de trabajo de perforación es pequeña, la cantidad de carga es grande y el volumen de voladura es grande a la vez;
- Alta eficiencia de voladura y bajo costo de voladura.
Desventajas:
- Son muchos los momentos y los tiempos largos para la explosión de expansión;
- El efecto de la voladura es concentrado, lo que resulta altamente destructivo para el suelo del talud y provoca grandes vibraciones de voladura;
- Las rocas que salen despedidas durante las explosiones son difíciles de controlar;
- Las pilas de estiércol tienen trozos grandes e irregulares que a menudo requieren una desintegración y trituración secundaria.
Independientemente del método de voladura que se utilice, se deben seguir estrictamente las normas de seguridad de voladura durante las operaciones de voladura, se deben colocar señales de advertencia de seguridad y se debe realizar trabajo de vigilancia para garantizar la seguridad del personal y la propiedad.
