Detonadores Electrónicos con Elemento de Retardo

Los detonadores electrónicos con elemento de retardo iniciaron su desarrollo en la década de los años ’80 y fueron lanzados al uso comercial a comienzos $$del 2000. El elemento electrónico de retardo (microchip) reemplaza generalmente al elemento pirotécnico sin modificar de manera significativa el diseño, las dimensiones o las propiedades físicas del detonador. El error aceptado en detonadores electrónicos de retardo es típicamente ± 0.1% con retardos disponibles desde 0 hasta 20,000 ms en intervalos predeterminados o 1 ms. (por ejemplo, Davey Bickford, 2008; Orica, 2010; Dyno Nobel, 2011).

En estudios previos realizados en minado a cielo abierto y subterráneo se han investigado los impactos de sincronización de retardo de precisión en fragmentación de pilas de escombros y productividad de la mina (por ejemplo, Tose y Baltus, 2002; Bartley y McClure, 2003; Grobler, 2003). Los resultados de estos estudios indican plenamente que la precisión de sincronización puede mejorar la uniformidad de la distribución de fragmentación y en muchos casos disminuye el tamaño medio de partícula en la pila de

FIGURA 6.30

Voladura de un tajeo desde la superficie de veta estrecha utilizando sistemas de iniciación de tubo de señal y cordón detonante

escombros. Otras teorías existentes sobre la aplicación útil del encendido electrónico de precisión en milisegundos tienen que ver con la reducción de la vibración de voladura o con el control de frecuencia, la sincronización a la medida para patrones de taladros complejos, y con las ondas de colisión para mejorar la fragmentación en zonas específicas de voladura.

Una práctica estándar para la iniciación de taladros en tajeo abierto es utilizar detonadores de sistema de iniciación de tubos de señal colocados abajo (o arriba) en el taladro tal como se muestra

en la Figura 6.30. Los sistemas de iniciación de tubos de señal están unidos a lazos de cordón detonante para cada anillo. El cordón detonante es iniciado entonces por detonadores eléctricos instantáneos conectados a un circuito de voladura de tajeo a lo ancho de la mina. Cuando se detona más de un anillo, cada lazo de cordón se conecta al siguiente por un cordón de largo adecuado para que brinde seguridad. Se colocan dos detonadores eléctricos en el lazo de cordón en cada posición de anillo. Para minimizar los daños de cortes por esquirlas en las líneas inferiores del sistema de iniciación del tubo de señal, los detonadores eléctricos se deben colocar debajo de sacos de arena (Figura 6.31).

Los detonadores de retardo del sistema de iniciación de tubos de señal se inician por medio de una onda de choque que pasa a través de un tubo plástico de 3 mm de diámetro, que está fijado por presión en un detonador. El tubo de plástico resistente a la abrasión, flexible, de alta resistencia a la tensión tiene un orificio de 1.5 mm que contiene material explosivo que transmite una onda de choque a 1.9 km/s. El frente de choque es capaz de sortear curvas cerradas, dobleces, y nudos sin romper el tubo plástico. Por tanto, no podrá iniciar lateralmente ningún explosivo y minimizará el chorro de aire. El material reactivo se inicia mediante cordón detonante o detonadores eléctricos

FIGURA 6.31

Sistema de conexión de voladura típico de $$múltiple anillo

Sistema de iniciación de tubos de señal Lazo de cordón detonante

Taladros

El cordón detonante es un material de alta resistencia, impermeable, que tiene típicamente un núcleo de 4-10 g/m de tetranitrato de pentaeritritol (PETN) encerrado en cintas plásticas, fibras naturales y sintéticas, y una manga plástica externa. El cordón de 3.9-5.1 mm de diámetro es flexible, resistente a la abrasión, y relativamente insensible a detonación debido a fricción, impacto, y descarga electrostática. Los cordones tienen una gran velocidad de detonación (VOD) con intervalo de 6 a 7 km/s.

6.7.4 Cebado

El enfoque convencional en el diseño de anillo es colocar dos detonadores y dos boosters en el fondo de cada taladro cargado. Esto brinda algo de seguridad en el caso de que un detonador no se inicie. El doble cebado está indicado en los planes de voladura colocando un círculo alrededor del número de retardo asignado a cada taladro. Adicionalmente, para longitudes de carga larga (que superen los 20 m), los boosters de seguridad se colocan cada 20 m a lo largo del eje de carga. En la práctica, sin embargo, la ubicación de los boosters en una columna cargada es principalmente una función de geometría anular y la ubicación y orientación de discontinuidades geológicas de gran escala. Se requiere de boosters adicionales en terreno quebrado con alta conectividad de discontinuidad geológica, especialmente donde fallas de gran escala podrían permitir el ingreso de agua en las cargas explosivas. En la Figura 6.32 se muestra una disposición típica donde los boosters se colocan a ambos lados de las fallas para asegurar la iniciación de una columna cargada de explosivos.

FIGURA 6.32

Ubicación del booster respecto de las discontinuidades geológicas de gran escala.

Falla

Booster doble

Booster de seguridad

El daño a los muros en patrones radiales que convergen en los muros se puede incrementar por la ubicación de los boosters hacia el final de los taladros (cerca de los linderos de excavación). Los boosters proporcionan energía de alto choque, que se requiere para iniciar otros explosivos y, en consecuencia, el daño local a la roca en ese punto podría ser mayor. Si los boosters se mueven a lo largo del eje de carga (alejándose del lindero), se puede reducir el daño local. Sin embargo, la

columna explosiva debajo de la ubicación del nuevo booster alcanzaría una VOD plena, aumentando así el daño al fondo. En la práctica, los boosters de taladros que convergen en los muros se colocan a 2-4 m del fondo de los taladros.