Introdução
Parte 1
Um projeto eficiente de perfuração e detonação é fundamental para alcançar a fragmentação ideal da rocha, o controle de custos e a produtividade subsequente. O primeiro passo para projetar uma detonação eficaz é selecionar os parâmetros geométricos apropriados com base nas propriedades da rocha, nas características do explosivo e nas condições específicas do local. Este artigo apresenta proporções iniciais de projeto que podem ser usadas como primeiras aproximações no planejamento da detonação, tendo em mente que ajustes são necessários à medida que os dados de campo são coletados.
1. Estimativa de ônus
A distância entre o furo de detonação e a face livre é influenciada pela densidade da rocha e pelo diâmetro do explosivo. As diretrizes iniciais sugerem:
Rocha leve (2,2 g/cm³): 28 × diâmetro explosivo
Rocha média (2,7 g/cm³): 25 × diâmetro do explosivo
Rocha densa (3,2 g/cm³): 23 × diâmetro do explosivo
Esses valores podem ser refinados com base no feedback da fragmentação e no comportamento da rocha in situ.
2. Espaçamento entre furos
O espaçamento garante uma distribuição uniforme de energia e reduz a sobreposição ou as lacunas entre os efeitos da explosão:
Disparo instantâneo por linha: 1,8 – 2,0 × carga
Furos de grande diâmetro (sequenciais): 1,2 – 1,5 × carga
Furos de pequeno diâmetro (sequenciais): 1,15 – 1,8 × carga
3. Altura do banco
A altura da bancada depende da escala operacional e da carga de trabalho:
Intervalo típico: 1,5 a 4,0 vezes a carga, ou superior em alguns casos.
4. Subperfuração
A perfuração subaquática garante a quebra completa na base, o que é especialmente importante em formações estratificadas ou densas:
Camada plana na ponta: 0,0 – 0,1 × carga
Dedo do pé fácil: 0,1 – 0,2 × carga
Dedo médio: 0,2 – 0,4 × carga
Dedo difícil (cama vertical): 0,5 × carga
Visão geral: (3 a 15) x D
5. Comprimento da coluna de hasteamento
O tamponamento retém a energia explosiva no furo e controla a projeção de rochas:
Intervalo geral: 0,5 – 1,3 × carga
Aumente o multiplicador para furos úmidos ou se forem utilizados detritos de perfuração.
Diminua o multiplicador para furos secos ou se forem utilizadas lascas angulares.
Para detonações extremamente cautelosas (sem projeção de rochas ou projeção de estilhaços):
Utilize até 36 vezes o diâmetro do furo para o levantamento do caule.
Comprimentos de stemming de atraso de deck:
Furos secos: 6 × diâmetro do furo
Orifícios úmidos: 12 × diâmetro do orifício
Tamanho do material de hasteamento = D/10 a D/20
6. Razão de Rigidez da Carga (Sr)
=H/B: 2 a 3,5 boa fragmentação
Sr> 3,5 fragmentação muito boa
Design de explosão controlada
Detonação pré-dividida
Espaçamento = Diâmetro do furo x 12
Carga = 0,5 x carga de explosão de produção (B)
Comprimento sem carga na parte superior = 10 x D
Fator de pó = 0,5 kg por metro quadrado de rosto
Jato suave
Espaçamento = 15 x Diâmetro do furo (rocha dura)
20 x Diâmetro do furo (rocha macia)
Carga = 1,25 x Espaçamento
Tipo de rocha PF (kg/m3)
Difícil 0,7 – 0,8
Médio 0,4 – 0,5
Macio 0,25 – 0,35
Muito macio 0,15 – 0,2
Conclusão
Essas proporções servem como ponto de partida para o projeto de detonação. As características geológicas e o feedback de desempenho de cada local devem orientar a otimização subsequente. Na Parte 2, exploraremos a distribuição de carga e a iniciação para refinar ainda mais o desempenho da detonação.
Bibliografia
Guia de Referência Rápida de Detonação e Explosivos da Dyno Nobel 2010
Créditos do vídeo para Chris Addicott
Entendendo a interação entre os parâmetros controláveis da explosão e a distribuição de energia explosiva.
Parte 2
Em operações de mineração a céu aberto e subterrânea, alcançar a fragmentação ideal e a eficiência subsequente depende em grande parte de quão bem a energia explosiva é distribuída por toda a zona de detonação (Zhang et al., 2023). Para os engenheiros de perfuração e detonação, essa distribuição não é aleatória, sendo diretamente influenciada pelo estado dos parâmetros de detonação controláveis.
1. Diâmetro do furo e carga/espaçamento
O tamanho do furo de detonação desempenha um papel fundamental na determinação da energia por unidade de volume de rocha (fator de potência). Furos maiores permitem uma maior carga explosiva, mas sem o ajuste adequado da carga e do espaçamento, a energia pode ser dissipada prematuramente ou insuficiente para romper a massa rochosa de forma eficaz. Uma carga e um espaçamento bem equilibrados garantem que a energia explosiva seja confinada e direcionada para onde é mais eficaz, aproveitando as fragilidades naturais da rocha.
2. Comprimento e tipo de haste
O tamponamento atua como um mecanismo de confinamento, e seu comprimento determina quanta energia é retida para realizar trabalho útil (fragmentação) em comparação com a energia perdida para a atmosfera (onda de choque e projeção de rochas). Uma coluna de tamponamento muito curta leva à liberação excessiva de energia para cima, reduzindo a eficiência da quebra. O material de tamponamento também é importante; materiais inertes e de alto atrito retêm energia melhor do que materiais soltos ou úmidos.
3. Tipo e densidade do explosivo
Diferentes explosivos apresentam velocidades de detonação e níveis de energia variáveis. A escolha de um explosivo com características adequadas ao tipo de rocha e ao resultado de fragmentação desejado garante que a energia não seja excessiva (levando à formação de partículas finas e sobreescavação) nem insuficiente (resultando em blocos e fragmentação deficiente). Além disso, a densidade do explosivo influencia a quantidade de energia liberada por unidade de comprimento do furo.
4. Sequência de Iniciação e Atrasos Temporais
A sequência e o momento da detonação determinam como a energia é transferida entre os furos e como a massa rochosa reage dinamicamente. O retardo adequado garante um alívio de carga eficaz e o movimento sequencial da rocha, promovendo uma transferência de energia eficiente e reduzindo o risco de ondas de choque e vibrações do solo.
Conclusão
Os parâmetros controláveis da explosão não são fatores de projeto isolados; eles atuam em conjunto para moldar a forma como a energia explosiva é distribuída e utilizada.
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“Trabalhe com segurança utilizando os EPIs adequados”
A importância da carga inferior e da distribuição de energia em detonações.
Parte 3
Em operações de mineração a céu aberto e subterrânea, alcançar a fragmentação ideal por meio de um projeto de detonação eficaz é fundamental para a eficiência operacional. Um aspecto crítico, porém frequentemente subestimado, do projeto de detonação é a carga de fundo — a porção de explosivo colocada no fundo do furo de detonação — e como ela contribui para a distribuição de energia na massa rochosa.
O que é carga de fundo?
A carga de base, também conhecida como carga de fundo da coluna, é tipicamente um explosivo de maior densidade ou uma porção concentrada da carga total, colocada na base do furo. Sua principal função é iniciar a fragmentação de baixo para cima, garantindo que toda a carga seja efetivamente fraturada e deslocada.
Por que isso importa
1. Esmagamento e fragmentação na ponta
A região da base é a parte mais resistente da carga. Sem energia adequada na base, podem ocorrer fragmentação deficiente ou até mesmo problemas na base (base dura). Uma carga de base bem calculada garante que essa área receba energia suficiente para iniciar a formação e propagação de fissuras.
2. Distribuição de energia aprimorada
A distribuição uniforme de energia ao longo do furo de detonação é vital. Concentrar mais energia na base permite uma melhor propagação da onda de choque, reduz a perda de energia em espaços de ar ou zonas de tamponamento e leva a uma fragmentação mais consistente em toda a estrutura.
3. Redução de projeção de rochas e sobremarcha
Uma carga de fundo bem projetada reduz a liberação descontrolada de energia no topo do poço, minimizando a projeção de rochas e a sobreescavação. Isso promove operações mais seguras e limpas, especialmente em áreas povoadas ou com infraestrutura sensível.
Um cálculo simples, passo a passo, da quantidade de carga inferior.
1. Determine o diâmetro do furo
Vamos supor:
2. Diâmetro do furo d = 102 mm = 0,102 m
3. Área da seção transversal do furo (A):
A = (pi*d*d)/4
A = 0,00817 m²
4. Densidade do explosivo (ρ): Considerando ANFO, ρ = 850 kg/m³
5. Determine o comprimento da carga inferior
Vamos supor:
Comprimento da carga inferior (Lb) = 1,2 m
6. Calcule a carga inferior (massa)
Massa da carga inferior = A × Lb × ρ = 0,00817 × 1,2 × 850 ≈ 8,33 kg
O que determina o comprimento da carga inferior?
Pedra Dureza e resistência, diâmetro do furo, estratégia de revestimento, altura da bancada, fragmentação e quebra da base desejadas, comprimento do tamponamento, presença de água no furo, projeção ou deslocamento desejado, padrão de detonação, geometria, etc. O papel da carga de fundo vai além de simplesmente iniciar a detonação.
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Leia um estudo de caso AQUI
Créditos do vídeo: Goran Petrovic
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