Secuencias y retardos

El efecto del secuenciamiento es ampliamente conocido por afectar el nivel de fracturamiento en minería a cielo abierto y subterránea (Hustrulid, 1999 & Onederra, 2007).

Hay 3 tiempos de retardo de los cuales se puede discutir:

1) Tiempos de retardo en un mismo pozo con múltiples posiciones de detonadores 2) Tiempo de retardo entre distintos pozos

3) Tiempos de retardos en paradas del tipo rings

Tiempos de detonadores en un mismo pozo

En el caso de un pozo aislado siempre hay dos opciones: 1 detonador (donde no aplica hacer análisis de secuenciamiento) y múltiples detonadores. En el caso de posicionamiento de múltiples detonadores, es común utilizar dos detonadores. Uno se coloca generalmente en la parte superior y el otro cerca del collar. Esto es teóricamente un mal diseño si ambos detonadores tienen el mismo tiempo de retardo debido a la posición del detonador ubicado en el collar es perjudicial no sólo en términos de fragmentación, sino también eye-brow or crest protection (Zhang, 2005). Si dos o más detonadores con la misma iniciación son ubicados en las posiciones adecuadas, pero ninguno en el collar, la colisión de las ondas de choque producidas por la detonación simultánea producirá una mejor onda de choque que la causada por una detonación con posición única (Cooper, 1996). Además, ocurrirá una superposición de esfuerzos en el macizo rocoso debido a la detonación simultánea de múltiples cargas.

Para el caso del PA, por lo general se inicia antes la prima más cercana al taco, de forma de generar un “paragua” de protección y filtrar el efecto de la tronadura de lo que resta de la columna de explosivo sin causar daño al UCL.

La interacción entre ondas de esfuerzos para detonadores dentro de un mismo pozo fue modelado por (Onederra, et al., 2013) para su uso en pre acondicionamiento por Caving, donde el uso de múltiples detonadores a lo largo de un mismo pozo demostró podría

haber mejora la fragmentación debido a las interacciones de onda como se muestra en la Figura 194.

Tiempos entre pozos

Entre pozos, dos efectos dominan, dependiente si el tiempo es instantáneo o existe retardo (Hustrulid, 1999). Cuando pozos cercanos son detonados de forma simultánea, existe una interacción de esfuerzos estáticos y dinámicos que crea una tendencia a generar una grieta única entre pozos como se evidencia en pre corte (Hustrulid, 1999). Cuando existe secuenciamiento entre los pozos, existe una cara libre en desarrollo, que cambia de forma como resultado de una determinada configuración de carga. Reflexiones de onda, particularmente de tensión si la cara es libre, redistribución de esfuerzos dentro del macizo rocoso y un adicional fracturamiento y activación de estructuras.

En el caso del tiempo de retardo entre filas, Langefors & Kihlström (1967) establecieron una relación simple entre el tiempo de retardo y el burden que mostraba que el tiempo de retardo es proporcional al ancho del burden. Luego, pruebas experimentales realizadas por muchos científicos tales como Stagg y Michael (1987) aumentan este intervalo de tiempo. Pero aun así los estudios sobre el tiempo de retardo se han limitado a métodos empíricos o semi empíricos.

Modelamientos realizados por (Triviño, 2012) y mostrados en la Figura 142 indican que existe un cambio en la generación de fracturas y la interacción entre pozos como resultado de la secuencia entre pozos, y en particular, la dirección de la secuencia dada a lo largo de los pozos de un mismo ring.

Figura 55: Efecto del secuenciamiento de dos tiros en la generación de fracturas (Napier, et al, 1997)

Para el caso de pre acondicionamiento, en que se quiere garantizar interacción entre onda y unir fracturas entre pozos de modo de disminuir el tamaño de los bloques, se propone utilizar detonación instantánea entre tiros de un mismo pozo, de modo de generar mejores en la fragmentación producto de la interacción de ondas.

Uso de detonadores electrónicos

El tiempo de inicio, y retardos pequeños a través de detonadores electrónicos hacen posible que las ondas de esfuerzos de barrenos adyacentes detonados se pueden superponer eficazmente si el tiempo de retardo es razonablemente corto y por tanto la utilización de la energía durante la tronadura de múltiples barrenos se puede aumentar en gran medida.

Desafortunadamente, el hecho de utilizar detonadores electrónicos no siempre es ideal como es esperado. En algunas minas, pruebas de producción no mostraron una marcada mejora mediante el uso de detonadores electrónicos. Las posibles razones para esto pueden ser que los tiempos de retardo no son lo suficientemente cortos como para producir una superposición eficaz de ondas. El tiempo de retardo óptimo puede, en general, ser de tan sólo unos pocos millones de segundos de explosiones de producción actuales. En otras palabras, después de varios millones de segundos de la iniciación del

primer barreno, todas las ondas de tensión, incluyendo sus reflexiones y refracciones, inducida por la tronadura del primer barreno saldrán del macizo rocoso que rodea al segundo barreno que se va a iniciar inmediatamente después del primero. En este caso la tensión de onda de superposición de los dos barrenos es casi imposible. Para determinar el tiempo de retardo óptimo, muchas consideraciones son necesarias tales como la propagación de las ondas P y S en el macizo rocoso, ondas de Raleigh cerca de las caras libres, las reflexiones y refracciones de la P y las ondas S en las superficies, la interacción de las ondas de tensión y de la propagación de la grieta. Es posible hacer esto por el método analítico con ciertos supuestos y simplificaciones, pero un estudio numérico de esto es igualmente necesario.

A través del uso de detonares electrónicos con cortos tiempos de retardo en Codelco, División Chuquicamata, se obtuvo una óptima fragmentación (Vanbrabant & Escobar, 2006). La reducción del tamaño medio (𝑃₅₀) debido a la tronadura con detonadores electrónicos fue del 45.6%, por sobre detonaciones con detonadores pirotécnicos. Detonación simultánea de dos detonadores posicionados en un mismo pozo se ocupó en salvador y sus resultados fueron positivos en términos económicos para la mina (Quezada, 2006). Dando uso a la superposición de las ondas de esfuerzos dada por detonación simultanea de múltiples pozos, dos hanging roofs en sublevel caving fueron destruidos de forma exitosa (Zhang, 2006).