En este artículo, se explica la situación actual de las voladuras en las canteras de roca ornamental, a la que se ha llegado por la normal evolución técnica, con la asimilación por parte de este sector minero de las nuevas tecnologías de explosivos e iniciadores y el desarrollo de metodologías
de trabajo más modernas, pero también por las modificaciones impuestas por la normativa de almacenamiento de explosivos
a partir del año 2.005

Cánovas Carrasco, Víctor Manuel

Martínez Segura, Marcos Antonio

Muñoz Camarasa, José M.

Trigueros Tornero, Emilio

Spanish

Repositorio Digital de la Universidad Politécnica de Cartagena

VoladuraE l sector minero más importante denuestro país, en términos económicos,la roca ornamental, ha sufrido una se-rie de cambios en las operaciones extractivas,para ajustar los costes de explotación a las exi-gencias económicas del mercado de venta deproductos en bruto (bloques o rachones). Es-tos cambios se han podido realizar gracias a lamasiva incorporación, en los últimos 25 años,de técnicos de minas a las canteras. Profesio-nales que, por su formación, han sido capacesde industrializar las operaciones artesanales,mediante una planificación previa y una actitudcrítica, para el desarrollo constante de cadauna de las operaciones del proceso.Son varias las zonas a nivel nacional queproducen diferentes tipos de roca ornamental.Los granitos, cuyo máximo exponente es el de-nominado Rosa Porriño, se extraen principal-mente en Galicia y en menor medida en Extre-madura, donde destacan el Azul Platino de Tru-jillo y diferentes tonalidades de negros en la pro-vincia de Badajoz, y en el centro peninsular(Madrid, Segovia y Avila) dondese produce el Blanco Castilla.Los mármoles se encuentran enla zona sureste Comarca delMármol, en Macael y Chercos,provincia de Almería, con la pro-ducción del blanco Macael,amarillos y travertinos. En lascomunidades murciana y sur dela valenciana, se aglomeran lasexplotaciones de calizas mar-móreas, destacando el CremaMarfil, los marrones y los rojos.En la zona norte guipuzcoanase encuentran el negro Markinay el gris Deba. Las pizarras seconcentran en el noroeste de lapenínsula, en las provincias ycomunidades de Zamora, León,Galicia y Asturias; dentro de laenorme variedad, destacan porsu importancia las Pizarras deLuarca, con explotaciones en las comarcas deValdeorras, Alto Sil, Quiroga, etc.La roca ornamental tiene un nivel de apro-vechamiento medio en capa del 25%, lo quequiere decir que, una vez alcanzada esta capa,debemos extraer 75 t de material estéril porcada 25 t de material aprovechable. Pero ade-más, en muchas canteras, se está llegando azonas en que la capa no es aflorante y hay quedescubrirla, alcanzando con facilidad ratios deescombros de desmonte previo de 1:1, ocu-rriendo entonces que la fracción bruta vendiblerepresenta tan solo el 12,5 % del total extraído.Este planteamiento general de las necesi-dades de arranque en las explotaciones deroca ornamental, nos permite entender la im-portancia que el desarrollo de las técnicas yoperaciones de perforación y voladura han te-nido, no solamente para conseguir abaratarlos costes de explotación sino también paraaumentar las capacidades de producción.Otro de los factores determinantes en laslabores de arranque mediante voladuras, fue lamodificación de la legislación en materia de al-macenamientos especiales para explosivos yaccesorios, realizada en agosto de 2005, y queprodujo en las explotaciones de roca orna-mental, un cambio sustancial en los consumospor pega. Hasta ese momento, las condicio-nes de almacenamiento quedaban recogidasen el artículo 190 del Reglamento de Explosi-vos, situación que se vio ampliada por resolu-ción de la Dirección General de Política Ener-gética y Minas, donde se aprobaban los crite-rios técnicos mínimos que se establecen paralas nuevas cajas de almacenamiento de explo-sivos, incrementando los grados de seguridadhasta el grado VII de nivel de resistencia.Con esta situación se produjo un importan-te cambio en las cantidades que se transpor-tan y manejan en las canteras, dado que lamayoría de las explotaciones desecharon losminipolvorines de consumo, donde guardabanpequeñas cantidades de hasta 50 kg de ex-plosivo, y/o 500 detonadores, empezando afuncionar con consumos directos desde polvo-rines comerciales de distribu-ción. Además, el incremento delcoste del transporte, y el tenerque disponer de guardias jura-dos con especialidad en explo-sivos, para consumir a partir de1 kg de materia reglamentada,han favorecido que el explota-dor tienda a consumir menosveces y mayores cantidadescada vez, con lo que ademásse reducen los gastos de pro-yecto y tramitación.Procedimientos de voladuraPodemos distinguir hasta 3 ti-pos de voladura en Roca Orna-mental: la voladura de desmon-te, que son voladuras en bancomuy similares a las realizadasen canteras de áridos, las vola-En este artículo, se explica la situación actual de lasvoladuras en las canteras de roca ornamental, a la que se hallegado por la normal evolución técnica, con la asimilaciónpor parte de este sector minero de las nuevas tecnologías deexplosivos e iniciadores y el desarrollo de metodologíasde trabajo más modernas, pero también por las modificacionesimpuestas por la normativa de almacenamiento de explosivosa partir del año 2.005.Voladuras en canteras deroca ornamentalPalabras clave: ARRANQUE, BANCO, CANTERA, DESMONTE, ESTÉRIL,EXPLOSIVO, FRAGMENTACIÓN, LEVANTE, ONDA AÉREA, ROCAORNAMENTAL, SECUENCIACIÓN, VOLADURA. Emilio TRIGUEROS TORNERO (*),  José M. MUÑOZ CAMARASA (*), Víctor CANOVAS CARRASCO (*),  y   Marcos MARTÍNEZ SEGURA  (*)(*) UNIV. POL. DE CARTAGENA, Dpto. Ing Minera. Grupo de Geotecnia  y Métodos de Explotación 18418  [Figura 1].- Acceso a la masa de granito sano en Cantera de Rosa Porriño.18419Voladuraduras de estéril de capa con levante previo ylas voladuras de fragmentación de bloques ysobretamaños, que por su bajo consumo ab-soluto de explosivos se hacen coincidir conlas anteriores. La dificultad en el acceso a los paquetesexplotables, requiere la realización de voladu-ras de desmonte. Una zona que siempre seha caracterizado por la realización de este tipode voladuras es la del Puntal, en Macael (Al-mería). La capa de mármol subhorizontal, seencuentra cubierta por unas decenas de me-tros de margas y esquistos que han de ser re-mozados antes de la explotación (Fig. 2). Lasvoladuras denominadas coloquialmente (a)tó-micas detonaban con un único iniciaciadorhasta 6 toneladas de explosivos, y actualmen-te, ya con secuenciación, llegan a consumirdecenas de toneladas (Fig. 3).Una de las circunstancias que se tiene encuenta en el diseño geométrico de estas vola-duras es la distancia mínima entre la carga defondo, para la que se emplean dinamitas, y lazona de roca aprovechable, utilizando una se-cuenciación que permita el correcto trabajo deestos explosivos, de mayor capacidad de ro-tura, y cuya misión es la de cizallar la base delos bancos hacia la cara libre (Fig. 4). Son fun-damentalmente voladuras en banco (para ba-jar de nivel se utilizan también voladuras enzanja). El consumo específico, en estas vola-duras para roca ornamental llega hasta los400 gr/m3, empleando básicamente dinamitasy anfos (Fig. 5).Cuando trabajamos dentro de la capa dematerial vendible, encontramos zonas que notienen la calidad apropiada, con defectos decolor o mayor diaclasado. Hasta hace unosaños, el material se seguía cortando con elprocedimiento habitual para luego desecharlo,lo que resultaba muy costoso. En la actualidadse realizan voladuras de estéril de capa con le-vante previo, independizando la zona de mate-rial malo del resto de la capa con un precortemecanizado o realizado mediante explosivos.Una vez ejecutados los planos de corte verti-cales y horizontales, con los que se interrumpela progresión de la onda de detonación, seprocede al volado de la roca mala, con el fin defragmentarla suficientemente para que puedaser retirada. Estas voladuras, lógicamente, norequieren sobreperforación (Fig. 6).Por último, hemos citado las voladuras defragmentación de bloques y sobretamaños dela explotación, que se realizan cuando ha que-dado una zona aislada por alguna diaclasaprincipal, que pudiera presentar algún riesgo,o cuando se desea romper algún fragmentoque no pueda ser transportado. La fragmen-tación se realiza utilizando cordón detonante ynagolita distribuida en dos o tres partes sepa-rada con retacados intermedios de arena.[Figura 2].- Capa deesquistos derecubrimientodel mármol enel Puntal deMacael[Figura 3].-Preparación deuna voladura dedesmonte con43 t.deexplosivos enMacael.[Figura 4].-Perforaciónpara voladurade desmontede capa dePizarra enMahide(Zamora).[Figura 5].-Voladura enzanja paraacceso abancosinferiores enMonte Coto dePinoso.18420VoladuraAl ser fragmentos de medidas irregularesno existe una piedra como tal, simplemente sevigilará que ningún barreno quede a menos de1 m. del frente libre. El precorte se realiza me-diante barrenos separados 50 cm. cargadosen toda su longitud con cordón detonante de100 gr. Para la fragmentación se utiliza unaúnica fila de barrenos con una separación de2 m. cargados con cordón detonante de 20gr/m. en toda su longitud y nagolita a graneldistribuida en tres partes de 1 kg cada unapor barreno separadas con retacados inter-medios. La longitud de cada carga de nagoli-ta es de aproximadamente 50 cm. No se rea-lizará sobreperforación, teniendo los barrenosla misma longitud que el bloque a volar.Cuando los fragmentos son muy pequeñosya no se emplea el taqueo. El martillo hidráuli-co demoledor ha sustituido esa práctica, aun-que es considerablemente caro y para evitarsu uso se procede a elevar el consumo espe-cífico en las voladuras.La evolución en los medios de iniciación hasido también muy importante. Desde el co-mienzo y aun hoy en día se ha empleado eldetonador de mecha lenta o detonador ordi-nario; casquillo de aluminio con carga en elextremo cerrado, y que mediante aplicaciónpor el extremo abierto de una mecha lenta, ini-cia la detonación; esta situación ha ido cam-biando paulatinamente en base a las necesi-dades de no producir destrozos en los mate-riales aprovechables. Se han ido y se siguensustituyendo los detonadores ordinarios pordetonadores de tipo eléctrico, y del tipo noeléctrico. Las voladuras de desmonte se ase-mejan, en cuanto a secuenciaciones, cada díamás a las voladuras de producción de áridos.El paso de detonadores eléctricos a detona-dores no eléctricos ha supuesto un incremen-to sustancial en el número de retardos emplea-dos en las voladuras, lo que mejora, ademásde la fragmentación, las vibraciones genera-das en la operación.Realización de los levantesLlamamos levantes a las superficies que sepa-ran la masa que vamos a volar de la capa a laque pertenece, y que cumplen la misión dedisminuir el daño a la roca vecina y mantenerla geometría de trabajo de corte, característi-ca del laboreo ornamental. La palabra  proce-de del diaclasado característico de los grani-tos (levante o andar) que se aprovecha en suexplotación para la separación de bloques. Lageneración de esa superficie se puede hacermediante corte mecanizado, utilizando roza-dora de brazo o hilo diamantado, o mediantela técnica de precorte con explosivos: pólvorao cordón detonante.La capacidad de las rozadoras en los grani-tos es tan baja que normalmente se utilizan losexplosivos. Es frecuente el uso de la pólvorapara los levantes horizontales: se efectúan per-foraciones que normalmente varían entre 5 y 7mts de longitud, cuyo espaciamiento entre ba-rrenos se sitúa en torno a los 50 cms, y se em-plea pólvora como explosivo fundamental in-serto en tubos de PVC , sellado para que noles afecte el agua; los consumos específicosen este tipo de labores son muy pequeños, yaque lo único que se pretende es realizar unplano de corte en la horizontal, para separar elbloque del resto de material y poder procedercon posterioridad al corte con hilo de la sec-ción vertical (Fig. 7). Es habitual también el le-vante horizontal en otras rocas ígneas comolas granodioritas, con cordón detonante enagujeros de 40 mm y 6 metros de longitud es-paciados cada 30 cm.Una práctica común, es realizar los planosde separación vertical mediante cordón deto-nante (splitting dinamico) para lo que se prac-tican perforaciones verticales con separaciónde hasta 1 metro, y se introduce cordón dealto gramaje que se hace detonar inmediata-mente antes de la voladura.No obstante, la tendencia en las superficiesde levante en mármol y calizas es la de utilizarmedios de corte convencionales, rozadora ehilo diamantado, pero en su realización existendiferentes alternativas, una de las más eficien-tes e innovadoras es la del rozado del planodorsal vertical con serrucho de 7 metros ycorte de lateral y de base con hilo de diaman-te. De esa forma la base puede tener másprofundidad y volar en una sola operación ma-yor cantidad de roca. Por otra parte se amor-tiza el tiempo de preparación de las máquinasde rozado e hilo, empleándolos en superficiesde mayores dimensiones. Otra tendencia paraahorrar el uso de rozadora es la de realizar co-nexiones de hasta tres perforaciones paradespués pasar el hilo cortando las tres super-ficies ortogonales (Fig. 8).  [Figura 6] .- Voladura con levantes en el Monte Coto de Pinoso.   [Figura 7] .- Voladura con rozado horizontal inferior y precortevertical en Markina (Guipuzkoa).  [Fig. 8] .- Levantes mediante corte paraindependizar una masa estéril de capa a volar.14239VoladuraPlanteamiento de las voladuras deestéril de capaTomamos como ejemplo las consideracionesen el caso de una cantera de Crema Marfíl,roca con una densidad de 2.6 t/m3 y de unaresistencia a compresión media próxima a los80 MPa. Tendremos en cuenta primero las ca-pacidades de carga de los equipos de la ex-plotación, de forma que eso nos proporcioneel volumen de roca a mover más apropiado. Apartir de la altura de los bancos de corte de lazona a volar (más habitual de 7 hasta 11 m),estableceremos la planta de material a volar(ancho y fondo). Son habituales valores de1.000 a 2.000 m3, que con un consumo es-pecífico de 0,26 kg/m³, para una fragmenta-ción adecuada, nos llevaría a consumos deexplosivo de entre 260 y 520 kg.El diámetro de carga utilizado es de 60mm. Los barrenos se realizarán con la perfora-dora de martillo en fondo a un diámetro de 90mm., para posteriormente ser entubados contubo de PVC de 60 mm., para impedir con-centraciones excesivas de explosivo en co-queras y fisuras, lo que provocaría proyeccio-nes. En la explotación existen bancos con al-turas de entre 7 y 11 metros, para los cálculostomamos el caso más desfavorable, es decir11 metros. Teniendo en cuenta que se realiza-rán voladuras sobre frentes verticales cortadosy que es necesario conservar la disposición defrentes verticales para futuros cortes con hilo,los barrenos serán verticales, tomando unalongitud igual a la altura de banco menos unmetro, que impida el daño al material de labase. En los bancos en los cuales su alturasea menor, lo único que cambiará será la lon-gitud de carga de explosivo, manteniéndoseigual el resto de parámetros (retacado, espa-ciamiento, piedra, etc.). Se adopta una o variasfilas de barrenos al tresbolillo a lo largo del fren-te con una piedra o distancia alfrente de 2,2 m y un espaciamientode 2,7 m.El diseño de la voladura se reali-za con una carga de fondo de 0,5m. utilizando 2 cartuchos de Gomade 40 x 240 mm, de 0,417 kg cadauno, resultando un total de 480 mmy 0,834 kg. Para la carga de colum-na, tomando un coeficiente de den-sidad de la nagolita de 0,8 gr/cm3 yun diámetro de 60 mm, obtenemosuna densidad de carga por metro li-neal de carga de columna de 2,26kg/m. Para un longitud de la cargade columna de 7,3 m, la carga decolumna es de 16,49 kg. Mediante la combinación de de-tonadores no eléctricos y conecto-res entre barrenos de distintos tiem-pos de micro-retardo, conseguire-mos que no exista solape de cargas, siendo lacarga máxima de encendido por microretardode 17,32 kg. Para la conexión entre barrenosutilizamos conectores EZTL de 17 ms, mien-tras que para la conexión de filas utilizaremosconectores EZTL de 42 ms. Para iniciar la vo-ladura se colocará un primer conector EZTLde 17 ms, al que se le unirá el tubo de transmi-sión hasta la zona segura de disparo.Realizados los cálculos de la secuencia-ción correspondiente a una voladura de 4 filascon 7 barrenos por fila, mediante el softwarede cálculo Compu-Blast, se obtiene un tiem-po de energetización de la voladura es de 534ms. Al utilizar detonadores de 500 ms en losbarrenos, casi toda la voladura queda energe-tizada antes de que detone el primer barreno.En la Fig. 9 se pueden observar la progresiónde la voladura en milisegundos. El manteni-miento de una progresión lineal, facilita la frag-mentación, reduce las proyecciones y minimi-za las vibraciones.Cada vez tiene más importancia la limitacióndel ruido. En la práctica, el ruido provocado porla onda aérea tiene una frecuencia por debajode los 20 Hz, y no puede ser percibido por eloído humano; aunque si se puede notar enefectos molestos como vibración de cristales,etc. Sin embargo, el criterio límite de nivel de rui-do que adoptaremos será el de 128 dB, con elfin de evitar las quejas de las posibles personascercanas a la zona. Para evitar la producción deruido, los retacados tendrán la longitud proyec-tada, y se cubrirá el cordón detonante que que-de en la superficie con arena. Según cálculosrealizados con el Software AIRVOL v. 1.0, se haestimado el ruido producido para una cargamáxima por barreno de 19,29 Kg, 1 detonaciónrepetida en la primera fila y 350 m. de distanciaal taller de elaboración de mármol en 113,63 dBy una presión de 9,54 Pa (Fig. 10).Bibliografía• MUñOZ-CAMARASA, J.M. (2.004).Canteras de Mármol: Arranque, per-foración y corte, carga y transporte.Operaciones auxiliares. Apuntes del IICurso Especialista en Industrias de laPiedra Natural, Centro Tecnológico delMármol y U.P. de Cartagena.• CARDU, M.; LOVERA, E.; CRASSOULiS,V. (2.004). Optimising Quarrying Tech-niques and Practices. Capítulo 3: Newquarrying methods and technologicalprogress. Editions OSNET - EuropeanCommission. Vol. 7.• TRiGUEROS, E.; MARTiNEZ, J. (2.009).Limitaciones de carga operante paravoladuras en canteras de roca orna-mental. Aplicación a una cantera dePiedra Bateig. Ingeopres, vol 181.• TRiGUEROS, E.; MUñOZ-CAMARASA,J.M.; CáNOVAS, M.; FANO, H. (2.010).Optimización de la operación mineraen las canteras de Roca Ornamentalde Markina (Guipuzkoa). Canteras yExplotaciones.                                     [TABLA I] .- Comparativa de voladuras en Crema marfil  [Fig. 9].- Gráfico de evolución de los disparosen una voladura de 28 barrenos en 4 filas.  [Figura 10] .- Gráfica de amortiguacióngeométrica de la onda aérea producidaen las voladuras.

Voladuras en canteras de Roca Ornamental

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Voladuras en canteras de Roca Ornamental

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