On loader productivity, rock strength and explosive energy in metal mining

Twenty production blasts in two open pit mines were monitored, in rocks with medium to very high strength. Three different blasting agents (ANFO, watergel and emulsion blend) were used, with powder factors ranging between 0.88 and 1.45 kg/m3. Excavators were front loaders and rope shovels. Mechanical properties of the rock, blasting characteristics and mucking rates were carefully measured. A model for the calculation of the productivity of excavators is developed thereof, in which the production rate results as a product of an ideal, maximum, productivity rate times an operating efficiency. The maximum rate is a function of the dipper capacity and the efficiency is a function of rock density, strength, and explosive energy concentration in the rock. The model is statistically significant and explains up to 92 % of the variance of the production rate measurements.

Abordagem prática para execução de taludes em obras rodoviárias com recurso a pré‐corte

Este trabalho é realizado no domínio das obras de engenharia, área onde o desmonte de rocha com recurso a explosivos em obras rodoviárias é uma actividade específica e consistiu no acompanhamento e execução de três obras rodoviárias de média e grande dimensão. A necessidade de executar escavações, recorrendo a técnicas de desmonte cuidadoso de contorno, onde o plano de corte do talude final deve obedecer a requisitos de localização, alinhamento, inclinação, estabilidade e também estéticos, acrescendo a isto a necessidade de optimizar os meios envolvidos, obriga a que esta actividade seja encarada de uma forma sistematizada, visando o racional aproveitamento de recursos. A execução desta actividade requer conhecimentos no domínio das técnicas de desmonte de contorno, dos explosivos, do mecanismo de rotura de rochas, da operação de perfuração e da geomecânica dos maciços. A abordagem deste trabalho incide sobre a técnica denominada de pré‐corte e tem como objectivo encontrar uma equação característica que permita relacionar diferentes parâmetros envolvidos nesta actividade. Este objectivo é alcançado recorrendo à correlação entre equações relativas à pressão de detonação, à pressão no furo e ao espaçamento entre furos consecutivos, desenvolvidas por outros autores. Desta forma obteve‐se uma equação que relaciona parâmetros relativos ao maciço rochoso (resistência à tracção), ao explosivo (velocidade de detonação e densidade) e ao diagrama de fogo (concentração de carga – volume de explosivo e comprimento do furo – volume do furo). A comparação entre os valores destes parâmetros obtidos na produção e os obtidos com recurso à equação característica permite concluir que a sua aplicação para execução de futuras obras possibilita uma optimização dos meios envolvidos.

Estudo da influência da carga específica na fragmentação de rocha granítica no desmonte em bancada

Mestrado em Engenharia Geotécnica e Geoambiente

Optimização do processo de perfuração em maciços rochosos: consequências técnico-económicas

Este estudo centra-se na temática da perfuração de maciços rochosos. A perfuração, dependendo do seu objectivo, diâmetro e comprimento, tem um vasto leque de aplicações incluindo a perfuração para o desmonte com explosivos e colocação de elementos de contenção. Este estudo esta focado na perfuração, tendo normalmente um papel preponderante no rendimento dos ciclos de trabalho em que esta inserida. O processo de perfuração implica uma estreita interacção das ferramentas de perfuração com maciço rochoso a perfurar, como tal um conhecimento rigoroso dos parâmetros geológicos, geotécnicos, geomecânicos do maciço rochoso e preponderante para auxiliar a gestão, do ponto de vista técnico-económico, da operação de perfuração. Este estudo tem como principal objectivo a optimização técnico-económica desta operação através da introdução de processos baseados nas boas práticas de engenharia na perfuração de maciços rochosos, nomeadamente a definição e introdução do processo de afiação dos bits no ciclo de perfuração. Na caracterização do maciço rochoso, para além da pesquisa e recolha bibliográfica pretende-se recorrer a ensaios ”in situ” e laboratoriais que permitam obter informacao útil para a avaliação da perfurabilidade e abrasividade do maciço rochoso.

Utilização de sismógrafos de engenharia como ferramenta no controle de qualidade de acessórios de detonação não elétricos

Nesse artigo, são apresentados os trabalhos realizados com o objetivo de verificar se a elevada dispersão dos valores de velocidade de partícula obtidos durante monitoramentos de vibrações decorrentes de desmontes de rocha com a utilização de explosivos, em mineração localizada no município de Limeira (SP), vinculava-se a variações nos tempos dos elementos de retardo dos acessórios de detonação em relação aos nominais. Os experimentos foram realizados em janeiro e junho de 2004. O procedimento adotado para estimar os tempos de retardo de acessórios de detonação não elétricos redundou em resultados que apresentam consistência, necessitando, porém, de estudos mais aprofundados. Os dados obtidos indicam a necessidade de considerar sua ocorrência quando da elaboração de planos de fogo, por suas implicações: ambientais, que inclui aspectos relativos à segurança e econômicas.

IMPACTOS AMBIENTAIS ASSOCIADOS A DESMONTE DE ROCHA COM USO DE EXPLOSIVOS

A exploração de maciços rochosos com uso de explosivos provoca inevitáveis impactos ambientais e desconforto para as populações do entorno, as quais estão expostas cotidianamente aos seus efeitos. Os principais efeitos ambientais se fazem sentir através do ultralançamento de fragmentos, da geração de vibrações no terreno, de sobrepressão atmosférica, da emissão de materiais particulados (poeira) na atmosfera, do aumento dos níveis de ruído, do assoreamento de áreas e/ou de drenagens adjacentes às minerações, além da alteração visual e paisagística. Esses problemas podem ser reduzidos a um nível aceitável pela comunidade afetada, se a lavra for executada de modo a preservar as condições de saúde, segurança e bem estar da população afetada, adotando-se técnicas modernas de extração e beneficiamento, e pelo monitoramento continuado dos parâmetros ambientais envolvidos, mantendo-os, no mínimo, dentro dos limites estabelecidos pelos organismos governamentais fiscalizadores.

La productividad en la carga, la resistencia de la roca y la energía del explosivo

Twenty production blasts in two open pit mines were monitored, in rocks with medium to very high strength. Three different blasting agents (ANFO, watergel and emulsion blend) were used, with powder factors ranging between 0.88 and 1.45 kg/m3 . Excavators were front loaders and rope shovels. Mechanical properties of the rock, blasting characteristics and mucking rates were carefully measured. A model for the calculation of the productivity of excavators is developed thereof, in which the production rate results as a product of an ideal, maximum, productivity rate times an operating efficiency. The maximum rate is a function of the dipper capacity and the efficiency is a function of rock density, strength, and explosive energy concentration in the rock. The model is statistically significant and explains up to 92 % of the variance of the production rate measurements. RESUMEN Se han analizado veinte voladuras de producción en dos minas a cielo abierto, en rocas con resistencia entre media y muy alta. Se usaron tres agentes de voladura diferentes (ANFO, hidrogel y emulsión mezcla), con consumos específicos entre 0.88 y 1.45 kg/m3 . Las excavadoras eran cargadoras frontales y palas de cables. Se midió cuidadosamente las propiedades de la roca, las características de las voladuras y las velocidades de carga, a partir de las cuales se desarrolla un modelo para el cálculo de la productividad de las excavadoras en el que ésta es función de una productividad máxima o ideal multiplicada por una eficacia operativa. La producción máxima es función de la capacidad del cazo y la eficiencia es función de la densidad y resistencia de la roca, y de la concentración energética del explosivo en la roca. El modelo tiene significación estadística y explica un 92 % de la varianza de las medidas de velocidad.

Evaluación del funcionamiento de sistemas de análisis digital de imágenes - wipfrag (edición manual) y split online

En minería, la estimación de la curva granulométrica del escombro de voladura es importante para evaluar el diseño, ejecución y optimización de la misma. Para ello, actualmente se usan sistemas digitales de fotografías que obtienen dicha curva a partir de imágenes tomadas por una cámara. En este proyecto se ha analizado la fragmentación de seis voladuras realizadas en el año 2012 en la cantera “El Aljibe” situada en el término municipal de Almonacid de Toledo con un sistema automático en línea (Split Online) y con un software de otra compañía (WipFrag) que permite la edición manual de las imágenes. Han sido analizadas 120 imágenes de seis voladuras, elegidas aleatoriamente. Tras el estudio granulométrico, se observa que las curvas granulométricas obtenidas con ambos sistemas, estadísticamente, no son la misma en la mayor parte de la curva, por tanto, se analiza una posible relación entre los tamaños característicos X50 y X80, llegando a la conclusión de que ninguno de los sistemas es totalmente fiable, y es necesario calibrar los sistemas con datos de fragmentación reales obtenidos por medio de básculas. Abstract In mining, the estimate of the granulometric curve blasting debris is very important to evaluate the design, implementation and optimization of it. Currently, for the obtaining of this curves are used digital system of pictures taken by a camera. In this project, the fragmentation of six rock blasting were analyzed. The rock blastings are executed in 2012 in the quarry “El Aljibe” located in Almonacid de Toledo, with a automatic online system (Split Online) and a manual editing software (WipFrag). 120 randomly selected pictures have been analyzed. After the granulometric study, it appears that the size distribution curves obtained with both systems, statistically, are not the same, then, a possible relationship between the feature sizes X50 and X80 is analyzed, concluding that none of the systems is fully reliable, and systems must be calibrated with real data fragmentation obtained from data scales.

A statistical approach to predict the effect of confinement on the detonation velocity of commercial explosives

Commercial explosives behave non-ideally in rock blasting. A direct and convenient measure of non-ideality is the detonation velocity. In this study, an alternative model fitted to experimental unconfined detonation velocity data is proposed and the effect of confinement on the detonation velocity is modelled. Unconfined data of several explosives showing various levels of nonideality were successfully modelled. The effect of confinement on detonation velocity was modelled empirically based on field detonation velocity measurements. Confined detonation velocity is a function of the ideal detonation velocity, unconfined detonation velocity at a given blasthole diameter and rock stiffness. For a given explosive and charge diameter, as confinement increases detonation velocity increases. The confinement model is implemented in a simple engineering based non-ideal detonation model. A number of simulations are carried out and analysed to predict the explosive performance parameters for the adopted blasting conditions.

Asymmetric blasting: a rock mass dependent blast design method

Blasting has been the most frequently used method for rock breakage since black powder was first used to fragment rocks, more than two hundred years ago. This paper is an attempt to reassess standard design techniques used in blasting by providing an alternative approach to blast design. The new approach has been termed asymmetric blasting. Based on providing real time rock recognition through the capacity of measurement while drilling (MWD) techniques, asymmetric blasting is an approach to deal with rock properties as they occur in nature, i.e., randomly and asymmetrically spatially distributed. It is well accepted that performance of basic mining operations, such as excavation and crushing rely on a broken rock mass which has been pre conditioned by the blast. By pre-conditioned we mean well fragmented, sufficiently loose and with adequate muckpile profile. These muckpile characteristics affect loading and hauling [1]. The influence of blasting does not end there. Under the Mine to Mill paradigm, blasting has a significant leverage on downstream operations such as crushing and milling. There is a body of evidence that blasting affects mineral liberation [2]. Thus, the importance of blasting has increased from simply fragmenting and loosing the rock mass, to a broader role that encompasses many aspects of mining, which affects the cost of the end product. A new approach is proposed in this paper which facilitates this trend 'to treat non-homogeneous media (rock mass) in a non-homogeneous manner (an asymmetrical pattern) in order to achieve an optimal result (in terms of muckpile size distribution).' It is postulated there are no logical reasons (besides the current lack of means to infer rock mass properties in the blind zones of the bench and onsite precedents) for drilling a regular blast pattern over a rock mass that is inherently heterogeneous. Real and theoretical examples of such a method are presented.

Photograph - Baie Comeau, Blasting Rock

A photograph of the construction at Baie Comeau, with the caption "'Sinking' dynamite for blast in rock immediately behind temporary staff house."

Tunneling, explosive compounds, and rock drills. Giving the details of practical tunnel work; the constituents and properties of modern explosive compounds; the principles of blasting; the history of ... machine rock-drilling; and detailed descriptions of the various rock-drills and air-compressors in use ... with a history of tunneling from the reign of Rameses II. to the present time.

Plates I and II on one sheet.

Statistical methods applied to the analysis of blasting vibrations in a diabase quarry in the city of Campinas, (SP) Brazil

Statistical methods of multiple regression analysis, trend surface analysis and principal components analysis were applied to seismographic data recorded during production blasting at a diabase quarry in the urban area of Campinas (SP), Brazil. The purpose of these analyses was to determine the influence of the following variables: distance (D), charge weight per delay (W), and scaled distance (SD) associated with properties of the rock body (orientation, frequency and angle of geological discontinuities; depth of bedrock and thickness of the soil overburden) in the variation of the peak particle velocity (PPV). This approach yielded variables with larger influences (loads) on the variation of ground vibration, as well as behavior and space tendency of this variation. The results showed a better relationship between PPV and D, with D being the most important factor in the attenuation of the ground vibrations. The geological joints and the depth to bedrock have a larger influence than the explosive charges in the variation of the vibration levels, but frequencies appear to be more influenced by the amount of soil overburden.

Prediction of near field overpressure from quarry blasting

This paper investigates the propagation of airblast or pressure waves in air produced by bench blasting (i.e. detonation of the explosive in a row of blastholes, breaking the burden of rock towards the free vertical face of the block). Peak overpressure is calculated as a function of blasting parameters (explosive mass per delay and velocity at which the detonation sequence proceeds along the bench) and the polar coordinates of the position of interest (distance to the source and azimuth with respect to the free face). The model has been fitted to empirical data using linear least squares. The data set is composed of 122 airblast records monitored at distances less than 400 m in 41 production blasts carried out in two quarries. The model is statistically significant and has a determination coefficient of 0.87. The formula is validated from 12 airblast measurements gathered in five additional blasts.