TEORÍA DE LA VOLADURA POR CRÁTERES El concepto de voladura por cráteres con la carga aplicada en taladro en ángulo recto a la superficie libre y su desarrollo en un método de voladura muy útil es atribuido generalmente a Livingston (1962): Estudios extensos adicionales de la voladura por cráteres han sido reportados por Bauer y Lang (1983). La voladura por cráteres es también una herramienta versátil para el estudio de los fenómenos de la voladura, el performance de los explosivos, y la volabilidad de los diferentes materiales de roca y masas rocosas. El método de voladura VCR ha crecido más con los estudios de voladura por cráteres
Un voladura por cráteres es una voladura en el cual una carga corta esférica o casi esférica (relación longitud a diámetro 6:1 o menos) es detonado debajo de una superficie que se extenderá lateralmente en todas las direcciones más allá del punto donde el material circundante sería afectado por la voladura. La salida será hacia la superficie libre formando un cráter. Mientras que cuando se utiliza cargas cilíndricas (relación longitud a diámetro mayor que 6), las salidas son laterales porque se utilizan en bancos, es decir en trabajos que tienen por lo menos dos caras libres.
Esto implica que en una voladura por cráteres, dado un explosivo y un material específico existe una distancia burden entre la carga y la superficie libre en el que se produce cráter más grande (Fig. 1d). Este burden está referido como el burden o profundidad óptima. De igual manera, existe otra distancia burden referido como la distancia crítica, el cual también está lejos debajo de la superficie para resultar en cualquier cráter o expulsión de material en la superficie, que otra que genera grietas radiales pequeñas. Este es el punto en el cual el material en la superficie solo empieza a mostrar evidencia del fracturamiento (figura 1b).
Terminología usada en VCR: ф 6ф
db do N r r o V W
Diámetro del taladro. Longitud de la carga. Profundidad del entierro – distancia desde la superficie hasta el centro de la carga. Profundidad óptima del entierro – la profundidad del entierro en el cual el volumen de roca fragmentado es el más grande. Distancia crítica – la profundidad del entierro en el cual el efecto de una carga para cráteres es solo perceptible en la superficie. Radio del cráter. Radio del cráter formado en la profundidad óptima del entierro. Volumen del cráter. Peso de la carga.
Figura 3. Principio para el método de voladura VCR (Lang, 1981)
Se ha encontrado una relación definida entre la energía del explosivo y el material que es afectado por la voladura. Esta relación es afectada significativamente por el posicionamiento de la carga. Livingston ha determinado que existe una relación entre deformación-energía expresado por una relación empírica: 1/ 3
N EW
Donde: N = distancia critica en pies W = peso del explosivo en libras E = constante de proporcionalidad o factor de deformaciónenergía, el cual no tiene unidades y es una constante para una combinación dada de explosivo-roca.
Suficiente cantidad de pruebas deben ser realizadas, figura 1; luego el factor de deformación-energía se calcula. Por ejemplo, si el burden critico es 12 pies, cuando usamos 40 Kg. de ANFO, luego
w 1/ 3
W
12
40
1/ 3
12 3,42
3,51
Luego el factor deformación-energía (E) es igual a 3,51 Este factor deformación-energía (E) diferirá si el mismo explosivo es usado en un material diferente o el mismo material es volado con un explosivo diferente. Cuando el material llega a ser más quebradizo, E aumenta y el volumen óptimo del cráter ocurre en valores más bajos de la relación de profundidad. En materiales más suaves, E disminuye y el volumen óptimo del cráter ocurre en valores más altos de la relación de profundidad.
La ecuación de la energía de deformación puede ser escrita de otra forma como:
d b EW
1/ 3
Donde: db = distancia desde la superficie al centro de gravedad de la carga en pies. W = peso del explosivo en libras.
si db es el burden óptimo que produce el mas grande volumen de material fragmentado, luego es referido como do y la relación de profundidad óptima es
Figura 4. Cráter final
APLICACIÓN DEL VERTICAL CRATER RETREAT (VCR) El minado por vertical crater retreat (VCR) es un método originalmente desarrollado por Canadian Mining Company (INCO) y CIL. Fue usado primero en 1974 en la mina Levack localizado Sudbury Basin´s North Range, y produjo productividad y beneficios casi inmediatamente. Este método se esparció rápidamente siendo adoptado para su uso por primera vez en los Estados Unidos en 1977 en la mina Homestake. Actualmente, el VCR es un método de minado usado por muchas mina alrededor del mundo que tienen mineral y cajas competentes y levemente inclinados.
Para el VCR se prefieren taladros verticales donde sea posible. El diámetro de los taladros varían desde 140 mm hasta 165 mm, aunque taladros de 205 mm han sido usados en pocas minas. Para taladros de 165 mm una malla de 4 m x 4 m es típico. Taladros verticales o sub-verticales son perforados hacia abajo desde un nivel superior hasta el nivel inferior
Los taladros son cargados desde la parte superior de cada taladro usando cargas potentes en una sección corta del taladro de producción. Estas cargas para cráteres son colocados a una distancia especificada sobre la superficie. Los taladros son agrupados de modo que las cargas estarán en la misma elevación y profundidad. Luego los taladros son bloqueados a una altura apropiada.
Las cargas explosivas son bajadas, el taladro es taqueado con arena y agua colocados en la parte superior de la carga. Las cargas explosivas adyacentes ayudan en el fracturamiento de la roca, normalmente aflojan una rebanada de 3 – 5 m de mineral que cae al espacio vacío inferior.
Un cuboide de mineral puede ser excavado desde el nivel inferior hacia arriba por un número de rebanadas horizontales usando los mismos taladros.
Las cargas esféricas son colocadas para obtener el efecto máximo del cráter. La gravedad agranda las dimensiones del cráter. El carguío requiere un grupo entrenado para resultados de voladura satisfactorios y los registros son necesarios para mantener el camino del progreso de la voladura en cada taladro. El carguío de los taladros es complejo, las técnicas deben ser dominadas por el equipo de carguío.
METODO VCR
' 'Orebody Dimensions
Ore and Rock Strength
Grade
Depth
Oxidizing Ores
Steeply-dipping orebodies (>45º), with widths of no less than 12-15m, OR Very large both vertically and horizontally The strength of the waste rock must be competent in order to blast against it without having excessive amounts of dilution The ore deposit is to be of medium to competent strength VCR is not a selective mining method, therefore the ore grade should be low to medium, and it should be relatively uniform throughout the entire orebody VCR mining can occur at any depth. Work is carried out in reinforced, small drifts; and given the nature of the mining method, no personnel has to work directly within the drift. Therefore, safe execution of VCR mining can be carried out in deep mines Given the small, localized stope size in VCR mining, ore can be recovered very soon after blasting occurs. Therefore, oxidizing and self-cementing ores such as pyrrhotite can be mined using this method
