Sabemos que las operaciones mineras a cielo abierto incluyen principalmente perforación, voladura, minería, transporte y vertido. La voladura es una parte muy importante. Los costos de voladura representan entre el 15% y el 20% del costo total de la minería a cielo abierto. Además, la calidad de la voladura afecta directamente la eficiencia del trabajo y el costo total del proceso minero. Este artículo presentará varios métodos de voladura comunes en la minería a cielo abierto.
Clasificación de métodos de voladura
En la minería a cielo abierto, existen varios métodos de voladura comúnmente utilizados, los siguientes:
Clasificación según el tiempo de retardo de las voladuras: voladuras simultáneas, voladuras de microsegundos y voladuras de milisegundos.
Clasificación según los métodos de voladura: voladura de pozo poco profundo, voladura de pozo profundo, voladura de cámara, voladura diferencial de pozos múltiples, voladura diferencial de pozos múltiples, voladura con resorte, voladura de aplicación externa, tecnología de voladura pozo por pozo.
6 métodos de voladura comunes en la minería a cielo abierto
Voladura de pozos poco profundos
El diámetro del barreno utilizado en la voladura de barrenos poco profundos es más pequeño, generalmente entre 30 y 75 mm. La profundidad del barreno es generalmente inferior a 5 metros, a veces hasta unos 8 metros. La profundidad del agujero se puede aumentar si se utiliza un jambo perforador de roca para perforar el agujero.
Ventajas:
- Buena maniobrabilidad y flexibilidad, amplia gama de uso;
- Para minas con condiciones de entierro 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 laboral;
- El mineral volado es de tamaño pequeño y puede cumplir fácilmente con los requisitos de transporte y trituración;
- En comparación con las voladuras de cámara y las voladuras de pozos profundos, el consumo de explosivos utilizados es pequeño.
Desventajas:
- Este método de voladura no puede adaptarse a las necesidades de la producción a gran escala y es fácil tener lagunas en los enlaces de carga, conexión y detonación, lo que resulta en accidentes por explosión.
Aplicación:
La voladura de pozos poco profundos se utiliza principalmente para minas o canteras a cielo abierto de pequeña escala, excavación de túneles, voladuras secundarias, procesamiento de nuevas minas a cielo abierto y otras voladuras especiales.
Voladura de pozo profundo
La voladura de pozo profundo es el método de voladura que utiliza equipos de perforación para perforar agujeros más profundos como espacio de carga de explosivos mineros. La voladura de pozo profundo en una mina a cielo abierto se realiza principalmente mediante voladuras de banco. La voladura de pozo profundo es un tipo de método de voladura que se usa ampliamente en minas a cielo abierto. La profundidad del barreno suele ser de 15 a 20 m. La apertura es generalmente de 75 a 310 mm, mientras que la apertura comúnmente utilizada es de 200 a 250 mm.
Características
- La cantidad de mineral de roca explotada al mismo tiempo es grande, generalmente entre 200.000 y 1 millón de toneladas;
- Se puede utilizar tecnología de voladura avanzada para voladuras de pozos profundos. Como voladuras diferenciales, voladuras por extrusión y voladuras por lanzamiento y voladuras direccionales que pueden usarse en áreas de voladura con requisitos especiales;
- Las operaciones de voladura son más seguras y la gestión más sencilla. No existen requisitos especiales para los explosivos, excepto para agujeros profundos con agua. El método de detonación también es más flexible.
Aplicación:
La voladura de pozos profundos se usa ampliamente en la excavación de zanjas, desmonte, minería y otros procesos de producción de grandes minas. Su volumen de voladura representa más del 90% del volumen total de voladura en grandes minas.
Clasificación:
Los agujeros profundos se dividen en agujeros profundos verticales y agujeros profundos inclinados. Los agujeros verticales profundos se perforan principalmente con punzones de impacto. Los pozos profundos inclinados se perforan principalmente con equipos de perforación rotativos o perforadoras de fondo. Su inclinación es generalmente de 75° a 80°.
Perforación vertical
Ventajas:
- Adecuado para perforación y voladura en diversas condiciones geológicas;
- La tecnología operativa 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, se dejan los cimientos;
- A menudo se producen 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 producir rocas grandes y raíces residuales después de la voladura;
- Es fácil controlar la altura y el ancho de la pila de explosión, lo que ayuda a mejorar la eficiencia minera;
- Es fácil mantener el ángulo de la pendiente del banco y la pendiente suave, lo que reduce los voladizos y las 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 estén 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 produzca un taponamiento durante el proceso de carga.
Voladura de cámara
La voladura en cámara consiste en colocar explosivos en una cámara previamente perforada y cargarlos de forma centralizada. No existen reglas para la cantidad de explosivos que se detonan cada vez y algunos usan decenas, cientos o miles de toneladas. Debido a que el volumen de la explosión es grande al mismo tiempo, también se le llama gran voladura.
Aplicación:
Las minas a cielo abierto sólo se utilizan durante el período de construcción de capital y bajo ciertas condiciones. Las canteras se utilizan cuando las condiciones están disponibles y cuando la demanda minera es alta.
Ventajas:
- La cantidad de trabajo de preparación es menor y se puede completar una gran cantidad de voladura de roca 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 de roca para excavar la cámara;
- No existen requisitos especiales para los explosivos utilizados. Todos los explosivos utilizados en voladuras de pozos profundos se pueden utilizar 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 filas
En los últimos años, a medida que la capacidad de los cucharones de las excavadoras y la capacidad de producción de las minas a cielo abierto han aumentado dramáticamente, la cantidad de voladuras requeridas para las minas a cielo abierto también está aumentando. Por lo tanto, se debe adoptar un método de voladura con un volumen de voladura mayor para satisfacer las necesidades de la nueva maquinaria de excavación.
En la actualidad, el método de voladura con un gran volumen de voladura al mismo tiempo es la voladura diferencial de orificios de múltiples filas y los métodos de voladura diferencial de extrusión de orificios de múltiples filas. Estos dos métodos pueden volar de 5 a 10 filas de barrenos a la vez, y la cantidad de roca mineral volada puede alcanzar 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 prediseñadas dentro de un tiempo muy corto (calculado en ms).
Ventajas:
- El gran volumen de voladuras al mismo tiempo reduce el número de voladuras y el tiempo para evitarlas, y mejora la tasa de utilización del equipo de cantera;
- Mejorar la calidad de trituración de la roca mineral, y su tasa de bloques grandes es entre un 40% y un 50% menor que la de la voladura con orificios de una sola hilera;
- La eficiencia de los equipos de perforación aumenta aproximadamente entre un 10% y un 15%. Esto se debe al aumento del coeficiente de utilización del tiempo de trabajo y a la reducción del número de equipos de perforación y operaciones del área de llenado post-voladura;
- La eficiencia de los equipos de minería, carga y transporte aumenta entre un 10% y un 15%.
Granallado por extrusión diferencial con orificios de varias filas
La voladura por extrusión diferencial con orificios de varias filas se refiere a la voladura diferencial con orificios de varias filas cuando la pila de voladura permanece en la superficie de trabajo. La existencia de montones de escoria crea las condiciones para la extrusión.
Por un lado, puede extender el tiempo de acción efectiva de la voladura y mejorar la utilización y el efecto aplastante de la energía explosiva. Por otro lado, puede controlar el ancho de la pila de voladura para evitar la dispersión de las rocas minerales.
El tiempo de intervalo diferencial de la voladura por extrusión diferencial de orificios de múltiples filas es preferiblemente entre un 30% y un 50% mayor que el de la voladura diferencial ordinaria. El rango comúnmente utilizado en las minas a cielo abierto de 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 pila de escoria que hay delante. Cada fila de orificios de perforación, incluida la primera fila, puede aumentar la cantidad de carga y romperse por completo bajo la extrusión de la pila de escoria;
- El montón de estiércol está más concentrado. Para 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 anchas 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.
Voladura de resorte
La voladura de resorte consiste en utilizar una pequeña cantidad de explosivos en el fondo del barreno perforado para expandir el fondo en una cavidad, y luego cargar los explosivos en una bolsa de explosivos concentrados para la voladura para mejorar el efecto de la voladura y la eficiencia de la voladura.
Aplicación:
La voladura con resorte solo es adecuada para la construcción con voladuras en condiciones en las que hay pocas máquinas perforadoras de roca, la perforación y voladura convencionales no pueden cumplir con los requisitos de producción y la roca no es muy dura.
Ventajas:
- Lacarga de trabajo de perforación es pequeña, la cantidad de carga es grande y el volumen de voladura es grande al mismo tiempo;
- Alta eficiencia de voladura y bajo costo de voladura.
Desventajas:
- Hay muchos tiempos y mucho tiempo para la voladura de expansión;
- El efecto de la voladura es concentrado, lo que es altamente destructivo para el piso de la pendiente y causa grandes vibraciones de la voladura;
- Las rocas que salen volando durante las voladuras son difíciles de controlar;
- Las pilas de estiércol tienen terrones grandes y desiguales, que a menudo requieren una desintegración secundaria y trituración.
Independientemente del método de voladura que se utilice, se deben seguir estrictamente las normas de seguridad 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.