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.

岩体中爆腔内压力脉动特征和爆炸能量分布的数值模拟

分析了对岩体中爆炸能量分布和爆腔内压力研究的现状, 为进行这方面的研究, 在块体离散元基础上独立开发了可变形多尺度计算模型和爆源模型, 改进后的数值模型适合研究爆源近区的爆炸效应. 通过该模型对岩体中爆腔内压力和爆炸能量分布进行了数值模拟, 分析了爆腔内压力脉动特征, 指出爆源近区岩体结构性质对爆腔内压力脉动规律影响不大, 爆腔内压力峰值与炸药量无关; 结合热力学和弹性力学知识分析了不同条件下爆炸能量分布规律, 研究了岩体破坏对爆炸能量分布的影响, 给出了岩石断裂破坏消耗能量、变形能、用于抛掷的能量的比例

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.

Damage assessment of basaltic rock mass due to repeated blasting in a railway tunnelling project - A case study

The demand for tunnelling and underground space creation is rapidly growing due to the requirement of civil infrastructure projects and urbanisation. Blasting remains the most inexpensive method of underground excavations in hard rock. Unfortunately, there are no specific safety guidelines available for the blasted tunnels with regards to the threshold limits of vibrations caused by repeated blasting activity in the close proximity. This paper presents the results of a comprehensive study conducted to find out the effect of repeated blast loading on the damage experienced by jointed basaltic rock mass during tunnelling works. Conducting of multiple rounds of blasts for various civil excavations in a railway tunnel imparted repeated loading on rock mass of sidewall and roof of the tunnel. The blast induced damage was assessed by using vibration attenuation equations of charge weight scaling law and measured by borehole extensometers and borehole camera. Ground vibrations of each blasting round were also monitored by triaxial geophones installed near the borehole extensometers. The peak particle velocity (V-max) observations and plastic deformations from borehole extensometers were used to develop a site specific damage model. The study reveals that repeated dynamic loading imparted on the exposed tunnel from subsequent blasts, in the vicinity, resulted in rock mass damage at lesser vibration levels than the critical peak particle velocity (V-cr). It was found that, the repeated blast loading resulted in the near-field damage due to high frequency waves and far-field damage due to low frequency waves. The far field damage, after 45-50 occurrences of blast loading, was up to 55% of the near-field damage in basaltic rock mass. The findings of the study clearly indicate that the phenomena of repeated blasting with respect to number of cycles of loading should be taken into consideration for proper assessment of blast induced damage in underground excavations.

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.