74051_MATERIALDEESTUDIOPARTEIIDiap61-139.pdf

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VOLADURA CONTROLADA TEORIA DEL METODO

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La propagación preferencial en el plano axial junto con el e ec o e aper ura por a pres n e gases perm en en obtener un plano de fractura definido. Según esto, el mecanismo de trabajo de una voladura de cont contor orno no comp compre rend nde e a dos dos efec efecto tos s dife difere rent ntes es:: uno uno deri deriva vado do de la acci acción ón de la onda onda de choq choque ue y otro otro .

Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor I ntercade

VOLADURA CONTROLADA TEORIA DEL METODO

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La resión de ases es clave en la voladura controlada, por lo que se debe tratar de mantenerla hasta que complete la unión de las grietas que parten de los taladros adyacentes. Esto se conseguirá adecuando la longitud de retacado para para evit evitar ar el esca escape pe prem premat atur uro o de los los gase gases s a la atmósfera.


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MECANICA DE CORTE LINEAL

Distan Dis tancia cia:: E-0,58 TENSIÓN

GRIETA

GRIETA COMPRESION

TENSIÓN Taladros con cargas lineares linear es desacopladas (presión interna de los gases en expansión)


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MECANICA DE CORTE LINEAL Tension ensiones es genera generadas das por superp superpos osici ición ón de ondas ondas de choq choque ue prod produc ucid idas as por por el disp dispar aro o simu simult ltán áneo eo de dos dos cargas de taladro. E E/2

ONDAS DE TENSION



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MECANICA DE CORTE LINEAL Tensi ension ones es gene genera rada das s por por supe superp rpos osic ició ión n de onda ondas s de choq choque ue prod produc ucid idas as por por el disp dispar aro o simu simult ltán áneo eo de dos dos cargas de taladro. EFECTO ZONAS TRITURADAS

TALADROS

ONDAS DE CHOQUE TALADROS ZONA DE CORTE


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MECANICA DE CORTE LINEAL Principio del fisuramiento lineal en la roca.

Efecto de la corta distancia entre los taladros de recorte.



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VOLADURA DE PRECORTE Consiste en crear en el cuerpo de roca una discontinuidad o plano de fractura (grieta continua) antes de disparar la vo a ur ura pr nc pa o e pro uc ucc n, me ante una a e tala taladr dros os gene genera ralm lmen ente te de pequ pequeñ eño o diám diámet etro ro,, muy muy cercanos, con cargas explosivas desacopladas y disparos instantánea. El dispar disparo o de los taladr taladros os de precor precorte te tambié también n puede puede , adelantándonos una fracción de tiempo de 90 a 120 ms, el disparo es pues en dos etapas.


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VOLADURA DE PRECORTE Normal Normalmen mente te es necesa necesario rio efectu efectuar ar alguno algunos s dispar disparos os de prueba para conocer el comportamiento de la roca y ajustar pará paráme metr tros os,, pero pero como como guía guía pued puede e apli aplica cars rse e algu alguna nas s ecuaciones propuestas para el caso, como las de C. Konya, así: El factor de carga por pie de taladro que no cause daño a la roca, pero que produzca suficiente presión como para crear la acción de corte se puede estimar por:

q = Ø 2 / 28 28 Donde: q : carga de explosivo por pie de taladro (lb/pie). Ø : diámetro de los taladros vacíos, en pulgadas.



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VOLADURA DE PRECORTE Si se aplica este factor de carga, el espaciamiento entre los taladros taladros de recorte recorte será determina determinado do or la ecuación: ecuación:

E=10xØ Donde: E : espaciamiento, en pulgadas. Ø : diámetro de los taladros vacíos, en pulgadas.


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VOLADURA DE PRECORTE La constante 10 se aplica para asegurar que la distancia no sea exc xce esiv siva y que que el corte orte ocurr curra, a, pero pero según egún experiencia puede llevarse a 12 ó 14. Estos valores por norma deben darse en el equivalente métrico. En la mayoría de aplicaciones de precorte no se estila sobreperforación. En algunos casos se aplica una carga concentrada de 2 a 3 veces al fondo del taladro, en otros toda la columna es desac esacop opllada, da, es deci decirr de baja baja ener energí gía a y de meno menor r diámetro que el del taladro. Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor I ntercade


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VOLADURA DE PRECORTE Existen diferentes criterios respecto a la necesidades de taquear o no los taladros, y sobre la longitud del taco los gases de explosión en los taladros. Usualmente las rocas competentes no requieren taco mientras que sí son necesarios en las rocas fisuradas e incompetentes. El prec precor orte te se apli aplica ca pref prefer eren ente teme ment nte e en banc bancos os de superfici superficie e para delimitar delimitar sectores, sectores, para cortar cortar bloques; bloques; para evitar una excesiva sobrerotura hacia atrás (back del pit.. break) y break) y para formar los taludes finales del pit


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VOLADURA DE PRECORTE Consiste en la voladura de una fila de taladros cercanos, con cargas desacopladas, pero después de la voladura “principal” o de producción. El fact factor or de carga carga se deter determi mina na de igua iguall form forma a que que para para los los taladros de precorte, pero como esta técnica implica el arranque de roca hacia un frente libre, el espaciamiento normalmente es mayo mayorr que que en el prec precor orte te,, pudi pudien endo do ser ser dete determ rmin inad ado o por por la ecuación:

=

x

Donde: E : espaciamiento. Ø : diámetro del taladro vacío.



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VOLADURA DE PRECORTE

El disparo es también en dos etapas, primero los taladros e pro ucc n y espu s, con una erenc a e unos ms, los de recorte. Las condiciones de confinamiento de ambas son diferentes, en el precorte mientras no sale la voladura principal en burden es infinito, en tanto que en el reco recort rte e el burd burden en tien tiene e una una dist distan anci cia a defi defini nida da y razonable, después de haber salido la voladura principal, voladura.


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VOLADURA DE PRECORTE Las Las cond condic icio ione nes s de conf confin inami amien ento to de ambas ambas son son difer diferen entes tes,, en el precorte mientras no sale la voladura principal en burden es infinito, en tanto que en el recorte el burden tiene una distancia definida y razonable, después de haber salido la voladura principal, de modo que puede ser estimado en el diseño de la voladura. El burden debe ser mayor que el espaciado para asegurar que las fac facturas se “encad cadene enen” apropiadamente entre los taladros antes que el bloque de burden se desplace, pudiendo estimar con la ecuación:

B=1,3xE Donde:

B : burden o línea de menor resistencia. E : espaciado entre taladros. Cuando los taladros de recorte tienen el mismo diámetro que los de producción la técnica se conoce como Trim Blasting. Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor I ntercade


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VOLADURA AMORTIGUADA Es prácticamente una voladura convencional pero en la que se ha modificado el diseño de la última fila, tanto en su esquema geom geomét étri rico co que que es más más redu reduci cido do,, como como en las las carg cargas as de exp exp os vo que que e en ser ser meno menore res s y esac esacop op a as. as.

El dispa disparo ro es norm normal alme ment nte e en una una sola sola etapa etapa.. La volad voladur ura a amortig amortiguad uada a tambié también n denomi denominad nada a suave suave o cushion cushion blasti blasting, ng, reci recien ente teme ment nte e ha incr increm emen enta tado do sus sus posi posibi bili lida dade des s con con el desa desarr rrol ollo lo de nuev nuevas as técn técnic icas as como como la de ADP ADP (Air (Air Deck Deck Presplitting) y la de cargas especiales de baja densidad tipo Examo Examon n R-20 R-20 o ANFO ANFO comb combin inad ado o con con pril prills ls de poli polieti etile leno no,, aunque en este caso se presentan problemas de segregación en el carguío neumático por diferencias de densidad.


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ESQUEMA DE CARGA PARA VOLADURA CONTROLADA Y AMORTIGUADA EN BANCOS 1

O C A T

2 3 1

7

} 3 2

5 (0)

4

(b)

50 o 75 mm

(c)

100 mm

(d)

150 mm

6

a) Cordón detonante y cartuchos de dinamita o hidrogel en rosario. 6 (e) b) Cartucho especial tipo EXSAORTE con cebo de dinamita al fondo, detonador electrico o NONEL. 250 o 300 mm (f) c) Cartuchos de dinamita alojados en un tubo pl{astico cortado longitudinalmente (media caña) iniciados con cordón detonante detonante axial. d) Boodterd APD o dinamita con iniciacion central, con cordón detonante pasante (puede estar forrando con tubo de cartón o plástico para mayor rigidez. e) Carga desacoplada en tubo rígido. 1)Tubo plástico rigido 2)Cordón detonante 3)Cebos intermedios 4)EXAMON o SLURREX AP a granel 5) Espacio vacío o relleno con detritos de perforación 6)Booster 6)Booster iniciador, f) Carga espaciados con aire mediante separadores de mader, iniciados con cordón detonante y cebos individuales 7)Detalle del espaciador de madera con huesos para pasar el cordón detonante.



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TALADROS EN TRABAJOS SUBTERRANEOS, ESQUEMAS PARA VOLADURA CONTROLADA a)

b)

c)

d)

Velocidad:7000m/s e)

CORDON 3G

NONEL

-

VOLADURA AMORTIGUADA a) Taladro con carga convencionales con explosivo de bajo energía (EXADIT) sin atacar, sin taco Iniciador con detonador en la boca o al fondo. b) Taladro con cartuchos espaciados con separadores inertes o aire libre, con cordón deton ante axial VOLADURA CONTROLADA:

d) Taladro con explosivo especial para voladura controlada (EXSACORTE o EXSASPLIT), en tubos rigidos de plástico para acoplamiento linear, centrados en el taladro de mayor diámetro mediante plumas o rosetas. Iniciacion del cebo con detonador eléctrico o de tipo Nonel, con taco inerte de sellos, diámetro del explosivo explosivo 22 mm, y del taladro 38 a 51 mm, como ejemplo. e) Taladro con EXAMON, con cordón detonate de bajo gramaje axial en toda la columna, amarrado al cartucho cebo e iniciado con detonador , el cordón por su mayor velocidad deflagará a una parte del explosivo granular antes que éste detone totalmente a su velocidad de régimen, reduciendo así la carga y el efecto de impacto, sin afectar al confinamiento original. f) Como alternativa de estos esquemas, en algunos casos se emplea cordón detonante de alto gramaje [60,80,120 g/m] sólo, como carga linear.


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VOLADURA AMORTIGUADA CON CARGAS DE BAJA DENSIDAD En voladuras de contorno de gran diámetro en superficie, el mang mangas as o tubo tubos s de plás plásti tico co,, de meno menorr diám diámet etro ro que que el taladro taladro,, o distri distribuyé buyéndo ndolo lo en cargas cargas espacia espaciadas das median mediante te separadores especiales de madera u otro material, lo que resul resulta ta costo costoso so,, por por lo que que prefi prefiere ere bajar bajar la densi densida dad d del explosivo, mediante tres procedimientos: .

e uc uc en o e co con en o e pe r eo a menos e s un ANFO 94/6 desarrolla 3 780 J/g, uno con (98,5)/(1,5) solo desarrollará 2 293 J/g).



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VOLADURA AMORTIGUADA CON CARGAS DE BAJA DENSIDAD 2. Diluyéndolo 2. Diluyéndolo con cloruro de sodio, hasta un máximo del 20%. La sal redu reduce ce la ener energí gía a y actúa actúa como como refr refrig iger eran ante te,, con lo que que disminuye la velocidad de detonación y el calor de explosión. 3. Mezclando 3. Mezclando el ANFO con bolitas de poliestireno expandido de 0,5 a 3 m m (tecnoport (tecnoport), ), técnica que está ganando difusión con la denominación de ANFOPS. Con su densidad de 0,03 kg/dm3, como .

uyen e en en una proporc n e as a e mezc a, se consigue concentraciones de energía y densidades por metro de sólo un 10% de las que corresponden al ANFO convencional, aunque existen dificultades de segregación por densidades dentro del taladro en carguío neumático depequeño diámetro.


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EJEMPLO DE CALCULO PARA LA APLICACION DE PRECORTE Se requ requie iere re calc calcul ular ar el espa espaci ciad ado o entr entre e tala taladr dros os para para un prec precor orte te,, con con diámetro de 64 mm y con explosivo especial entubado, de 19 mm de diámetro, 4000 m/s de velocidad de detonación y 1,1 g/m3 de densidad. La roca tiene una resistencia in situ a la tracción de 17,2 y a la compresión de 275 MPa respec respectiv tivame amente nte (valor (valores es obteni obtenidos dos de tablas tablas petrog petrográf ráfica icas, s, o determinados por un laboratorio de mecánica de rocas). 1. Presión Presión de taladro (Pt):

Pt = 228 x 10-6 10-6 x ρ x (VOD)2 = 2 134 MPa , donde: ρ : densidad del explosivo. VOD : velocidad de detonación del explosivo



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EJEMPLO DE CALCULO PARA LA APLICACION DE PRECORTE 2. Presión de taladro efectiva:

Pt = 2 134 x 190,42 = 2 134 x 0,054 64 Pt = = 115,7 Mpa Valor menor a la resistencia a compresión de la roca por lo que ésta configuración de cargas es válida.


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EJEMPLO DE CALCULO PARA LA APLICACION DE PRECORTE 3. Espaciamiento (E): E = 64 x (115,7 + 17,2) = 494,5 mm = 0,5 m , Luego el espaciamiento de partida será 0,5 m. Para determinar el espaciamiento entre taladros también, suele aplicarse la siguiente ecuación:

E = 2 x r (Pb (Pb - Rt) Donde: E : espaciamiento de los taladros, en pulgadas. R : radio del taladro, en pulgadas. Pb : presión en el taladro por la carga explosiva, en psi. Rt : resistencia a la tracción dinámica de la roca, en psi. Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor I ntercade


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2. VOLADURA CONTROLADA


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INTRODUCCION El

desarrollo de un precorte tiene por finalidad generar una línea de debilidad debilidad tras la voladura, voladura, cuyos beneficios beneficios pue en ser os s gu en es: • Formación de una pared de banco más estable. • Generar el límite de penetración de la pala. •

.

• Crear una percepción de seguridad. seguridad .



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CONDICIONES NECESARIAS PARA LA VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO 

La reci recisi sión ón de de la erfo erfora raci ción ón es es fund fundam amen enta tall debe debe mant manten ener erse se el alin alinea eami mien ento to y para parale leli lism smo o de los los taladros de acuerdo al diseño del corte a realizar, para mantener un burden constante en toda la longitud del avance, de otro modo no se formará el plano de corte. Un mal mal embo emboqu quil illa lado do o desv desvia iaci cion ones es resu result ltar arán án en sobr sobrer erot otur ura a o sali salien ente tes s de roca roca,, así, así, desv desvia iaci cion ones es mayores de 0,10 a 0,15 m. al fondo pueden deformar el corte o dar lugar a tacos quedados (Bootlegs) quedados (Bootlegs)… …


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CONDICIONES NECESARIAS PARA LA VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO  El

espaciamiento entre taladros debe ser menor que el e vo a ur ura convenc ona , a re ac n espac o ur en en baja de E = 1,3B normal a E = (0,5 ó 0,8)B.

En la práctica, para voladura amortiguada, esta distancia se estima entre 15 a 16 veces el diámetro y el burden de 1,2 1,2 a 1,5 1,5 vece veces s el espa espaci ciam amie ient nto, o, mien mientr tras as que que para para , considerándose el burden infinito. Así en la práctica son esenciales espaciamientos espaciamientos entre 0,3 y 0,6 m.



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CONDICIONES NECESARIAS PARA LA VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO Carga Se requiere baja densidad de carga explosiva, lo que se obtiene con:  Explosivos

especiales de baja energía y velocidad, usua usualm lmen ente te en cart cartuc ucho hos s de pequ pequeñ eño o diám diámet etro ro,, como el Exsacorte de 22 mm ue roduce unos 1,000 bares de presión, mientras que uno convencional puede llegar a 30.000 bar.


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CONDICIONES NECESARIAS PARA LA VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO  La

carg carga a de colu colum mna debe ebe ser ser desa desaco copl plad ada a (no atacada), normalmente de sólo 0,5 veces el diámetro del taladro (relación 2:1) para poder formar un anillo de aire alrededor del explosivo que amortigüe el efecto de impacto al absorber parte de la energía de la explosión y debe distribuirse a todo lo largo del taladro (esto se faci facili litta por eje ejemplo mplo con los los cart cartu uchos chos lar largos gos de oras xsacor e que cuen an con p umas cen ra or plásticas).



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CONDICIONES NECESARIAS PARA LA VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO , 0,37 kg/m, para este caso, según el tipo de roca varía entre 0,08 y 0,22 kg/m. Si es nece necesa sari rio o para para amor amorti tigu guar ar la onda onda y faci facili lita tarr la formación del plano de corte, se puede intercalar taladros vacíos vacíos de uía entre los taladros taladros car ados.


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VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO Efectos de la voladura en la roca remanente de un túnel o tajeo: En la voladura convencional, normalmente todos los taladros del núcleo suman sus efectos de impacto a los de la corona o periferia afectando a la roca remanente como se aprecia en los gráficos, en los que también se aprecia la reducción de .



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VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO Grado de afectación con voladura convencional

Grado de afectación con voladura controlada Daños

+ 0,20 a 0,50 m Alzas

Cuadradores

+ 1,5 m


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VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO Zona afectada Cuadradores

Periferia

Ayudas Suma de los afectos de impacto de t odos los taladros sobre la corona o periferia Techo debilitado propenso a desprendimiento de rocas

Arranque Techo estable

Línea límite de pago Agrietamiento por efecto efecto de la Sobre excavación (no pagable) Agrietamiento limita limita resultante de la voladura controlada en el mismo tipo de roca



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VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO Car Carga de fond fondo o Todo método de carguío requiere una carga de fondo de alta alta velo veloci cida dad d con con fact factor or de acop acopla lami mien ento to cerc cercan ano o al 100% (ejemplo uno o dos cartuchos convencionales de dinamita), para asegurar el arranque de la carga reducida de columna y evitar la formación de tacos quedados al on o.


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VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

Es también necesario sellar los taladros con taco inerte (steming) para contener los gases y para evitar que la columna desacoplada sea eyectada del taladro al detonar el cebo (o succionada por la descompresión descompresión subsiguiente a a vo a ura ura prev prev a e

spar sparo o pr nc pa .



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VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO Disparo El disparo de todos los taladros del corte periférico debe ser simultáneo, o máximo en dos o tres etapas de retardo muy cercanas (si el perímetro a cortar es grande), de lo contrario el plano de corte puede no formarse comple completam tament ente. e. Esto Esto puede puede asegur asegurars arse e con una línea línea troncal de encendido independiente. independiente.


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VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

Debe tomarse en cuenta que la velocidad pico de partícula generada por el disparo puede llegar a causar excesivo daño a la roca remanente, efecto que se puede reducir manteniéndola por debajo de los 700 a 1000 mm/s. Esta velo veloci cida dad d se pued puede e esti estima marr con con la sigu siguie ient nte e fórm fórmul ula a empírica:



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VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO VPP =

ce dxb

Donde:

VPP : ce : d: b:

Velocidad pico de partícula, en m/s. Carga explosiva en caja, en kg. Distancia radial desde el unto de detonación, en m. Constante que depende de las propiedades estructurales y elásticas de la roca, y que varía de lugar a lugar.


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VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO Los medios usuales disponibles para carga controlada en

1. Tubos 1. Tubos plásticos rígidos con carga interior de dinamita de baja velocidad y presión, acoplables para formar columnas de longitud requerida, con plumas cen centrad trado oras ras par para desa esacopl copla ar la carg arga; ejem jemplo plo: Exsacorte de 22 mm de diámetro por 710 mm de longitud.



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VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO 2. Cartuchos convencionales convencionales de dinamita dinamita espaciados espaciados entre sí a una dist distan anci cia a equ equiva ivalent lente e a la long longit itu ud de un cart cartuc ucho ho (0,2 (0,20 0 m), m), inic inicia iado dos s axia axialm lmen ente te con con cord cordón ón detonante de bajo gramaje (3 g/m). 3. Agente Agentes s de voladu voladura ra de baja baja densid densidad, ad, normal normalmen mente te granulares con componentes diluyentes reducidores de energí energía a como como poliet polietile ileno no expan expandid dido, o, aserrí aserrín, n, ceniza ceniza y otros. enen como nconven ente que pue en segregarse gravimétricamente gravimétricamente y generan gases tóxicos.


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VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO 4. Sistema Sistema de carga carga air deck con solo carga de fondo y taco inerte, requiere adecuado control para asegurar resultados y la roca debe ser compatible con el método.

5. Cordón Cordón detonante detonante de alto gramaje gramaje (60, 80, 120 g/m). g/m). Este elemento reduce la densidad de carga linear, pero es costoso.



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VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO TIPOS DE VOLADURA CONTROLADA

A

Burden = B

8

A

Burden = B

A: A: C:

Fase 1 - Disparada, excavación de precorte Fase 2 - Búmero, por salir. Fase 3 - Eliminación de tensiones con el recrote efectuado.

B

A: B :

Fase - Núcleo disparado Fase 2 - Recorte, por salir.


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VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO ESQUEMAS DE CARGA EXPLOSIVA Taladros de pequeño diámetro di ámetro para voladura controlada Esquemas de carga:

a.

b.



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52 103

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO ESQUEMA DE VOLADURA VOLADUR A CONTROLADA PARA PARA TUNEL RECORTE UTILIZANDO CARGA EXPLOSIVA (alzas y cuadradores)

Avance p r oy ec a o

E L

Ayudas, taladros taladr os de producción y ayudas de cuadradotes

Esquema de carga de fondo

Arranques Esquema de carga de columna

Límite de corte B

Taco inerte Ingreso del cable o manguera del sistema de iniciación


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EJEMPLOS DE CARGA CARG A EXPLOSIVA EXPLOSIVA PARA VOLADURAS CONTROLADAS



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53 105

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO BURDEN FINAL


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ESPACIAMIEN ESP ACIAMIENTO TO PARA PARA VOLADURAS VOL ADURAS DE PRE-CORTE Y RECORTE 1,5 ) m ( O T N EI M IA C A P S E

RECORTE

1,0

0,5

PRECORTE 20

40

60

80

DIAMETRO (mm) Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor I ntercade


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COMPARACION DE MALLAS Y CARGAS EXPLOSIVAS DE PERFORACION EN VOLADURA CONVENCIONAL Y CONTROLADA VOLADURA VOLAD URA CONTRO CONTROLADA LADA

DIAMETRO (mm) 16 22 32 a 38 51 64 76

BURDEN (m)

ESPACIAMIENTO (m)

BURDEN (m)

ESPACIAMIENTO (m)

0, 6 2 0,87 1,25 1,80 2,25 2,50

0,80 1,13 1,50 2,30 2,80 3, 1 0

0, 6 0 0, 8 5 0, 7 0 0, 9 0 1, 2 0 1, 4 0

0, 4 5 0, 7 0 0, 6 0 0, 7 0 0, 9 0 1, 1 0

RANGOS DE ENERGIA Y DAÑO A LA ROCA REMANENTE

DIAMETRO (mm)

TIPO DE EXPLOSIVO

45 17 a 22

ANFO Exsacorte

CONCENTRACION LINEAR DE CARGA (kg/m) 1,80

PRESION DE TALADRO (bar) 3 0 00 0

AMPLITUD DEL MALTRATO CREADO (m) 1 , 5 0 a 1, 8 0

0,80

90 0

0,20 a 0,30


108

ASPECTO DE UNA VOLADURA DE PRE-CORTE



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VOLADURAS DE PRE-CORTE Y RECORTE BARRENOS DE PRECORTE BARRENOS DE RECORTE

TM MINIMA


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TENSION – TIEMP TENSION TIEMPO O EN VOLADURA VOLADURA DE PRE-CORTE Y RECORTE

N IO S

N IO

E T

N E T

TIEMPO

TIEMPO



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TIPOLOGIA DE DAÑOS EN LA VOLADURA DE PRE-CORTE TABLA 25.4 TIPOLOGIA DE DAÑOS

TIPOLOGIA DE DAÑO EN EN VOLADURAS VOLADURAS DE REPCORTE PERFIL DE EXCAVACION

ORIGEN DEL PROBLEMA

Voladura de precorte sobrecargada Sobreexcavacionn general Sobreexcavacio - Fila próxima de destroza sobrecargada

Sobreexcavacion alrededor Sobreexcavacion de los barrenos

- La presión de barreno es superior a la resistencia dinámica a compresión de la roca

Sobreexcavacion entre Sobreexcavacion barrenos

- Espaciamiento entre barrenos demasiado pequeño

Roca saliente entre barrenos

- Espaciamiento excesivo entre barrenos

SOLUCION

carga aumentar el desacoplamiento incrementar el espaciamiento - Alejar la fila de destroza disminuir la presión de barreno, aumentar el retardo entre filas de destroza Disminuir la densidad lineal de carga y aumentar el desacoplamiento

- Aumentar el espaciamiento entre barrenos

Reducir el espaciamiento entre barrenos y aumentar ligeramente la carga.


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OBJETIVOS DE LA VOLADURA DE PRE-CORTE Los beneficios del pre-corte, en términos de estabilidad de talud, pueden no ser fáciles de evaluar. Por ejemplo, la no crea creaci ción ón de medi medias as caña cañas s en la volad voladur ura a de re-c re-cor orte te no necesariamente significa un mal resultado, ya que aún así puede obtenerse una buena estabilidad de la pared. Los objetivos son: Evitar el overbreack. overbreack. superficies de corte corte lisas.  Obtener superficies  Conseguir una una mejor estabilidad.  Reducir la dilución del mineral.  Evitar agrietamientos. 



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TEORIA DEL PRECORTE El objetivo de un precorte es minimizar las presiones en el taladr taladro, o, lo sufici suficient ente e para para genera generarr grieta grietas s entre entre taladr taladros os . resultados, tres requerimientos deben tomarse en cuenta: 

Una línea de taladros con pequeño espaciamiento.



Una baja densidad lineal de carga de explosivo.



Una simultaneidad en la iniciación de los taladros. los taladros.


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TEORIA DEL PRECORTE El plano de debilidad se genera mediante una grieta que se extiende a lo largo de los taladros de precorte, la presión en las la resistencia a la compresión de la roca. Para el cálculo de la pres presió ión n en las las pare parede des s del del tala taladr dro o se util utiliz iza a la sigu siguie ient nte e expresión:

PBI = Presión en las paredes del pozo (Mpa) dexp VOD Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor I ntercade


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TEORIA DEL PRECORTE Examinando esta ecuación, se puede apreciar que para que que un expl explos osiv ivo o qued quede e comp comple leta tame ment nte e acop acopla lado do al , éste deben ser del orden de los 850 Mpa. Considerando que en diversas faenas la resistencia a la compresión de la roca es del orden de los 50 a 150 Mpa, la presión en el taladro está muy por encima de este valor. Por lo tanto para lograr esta magnitud deben utilizarse explosivos con dens densid idad ades es del del ord orden en de de 0.2 0.2 /cm /cm3 velocida velocidades des de detonación del orden de 2500 m/s, lo que no es aplicable operacionalmente.


116

TEORIA DEL PRECORTE Por este motivo, para el precorte se utilizan explosivos desacoplados, de menor diámetro que el del pozo. Como Como recom recomend endaci ación ón genera general, l, el diámet diámetro ro de la carga carga debe ser a lo menos la mitad del de perforación. Para el cálculo de la presión en las paredes del taladro de un explosivo desacoplado, se utiliza la siguiente expresión:

=110 =1 10 *

*δ

*VOD

2



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TEORIA DEL PRECORTE

, relación entre el volumen del explosivo y el volumen del taladro. El exponente n se estima igual a 1.25 para taladros secos y 0.9 para taladros con agua.


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TEORIA DEL PRECORTE 2

=

e 2 h

Donde:

*

De = diámetro explosivo Dh = diámetro del taladro H = profundidad del taladro l = largo columna explosiva



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PROPIEDADES DE LA ROCA Como en todas las prácticas de voladura, las características de la geología ejerce gran influencia en sus , .

Parámetr Parámetros os Resistivo Resistivos s Para minimizar el daño tras la fila del precorte, el esfuerzo inducido no debiera exceder la resistencia a la tracción de la roca, en el plano. Pero para lograrlo se requiere utilizar una línea de precorte con pozos extremadamente juntos, lo cual se lograría con cargas extremadamente pequeñas y con iguales separaciones entre pozos.


120

PROPIEDADES DE LA ROCA En la práctica, se ha llegado a establecer que la presión de detonación que se debiera alcanzar en un taladro requiere ser del orden de 1 a 2 veces la resistencia a la compresión de la roca. Esta relación la denominaremos R. Por otro lado, se ha determinado que cuando se trabaja en una roca cuya resistencia a la compresión es menor de 70 Mpa, es muy difícil obtener un buen resultado y menos talud.



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PROPIEDADES DE LA ROCA 2

*

=110

*

2

*

*

δ exp

*

2

1

=

2

+

+

VOD=km/s Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor I ntercade

122

PROPIEDADES DE LA ROCA Control Estructural a na na ura eza y or or en ac n e as scon nu nu a es en e mac zo rocoso son críticas en el resultado del precorte. Por ejemplo, si aumen aumenta ta la frec frecue uenci ncia a de frac fractu turas ras entr entre e tala taladro dros s del prec precort orte, e, dismi disminu nuye ye la posi posibil bilid idad ad de form formar ar un plan plano o de debil debilid idad ad con con la tronadura de precorte. La naturaleza de las discontinuidades también es un parámetro relevante debido a que si éstas son cerradas y bien cementadas, existe una probabilidad mayor que el plano de grietas . , esta estas s grie grieta tas s está están n abie abiert rtas as y limp limpia ias s gene genera rará rán n una una zona zona de interrupción de la formación de un plano de debilidad.



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PROPIEDADES DE LA ROCA Los tres principales factores geoestructurales que afectan el resultado del precorte son:



La frec frecue uenc ncia ia de frac fractu tura ra a lo larg largo o de la líne línea a de precorte.



El ángu ángulo lo form formad ado o entr entre e la líne línea a de prec precor orte te y las las .



El relleno de las fracturas.


124

PROPIEDADES DE LA ROCA Algunas investigaciones investigaciones sobre orientación de fracturas, con con resp respec ecto to a a nea nea e prec precor orte te,, an conc conc u o en que que ángulos menores a 10 y superiores a 60 grados entre la estructura y la línea de precorte tienen un menor efecto sobr sobre e el resu result ltad ado o en la pare pared d fina final. l. Por Por el cont contra rari rio, o, ángulos entre 15 y 60 grados son más desfavorables en el resultado del precorte.



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PROPIEDADES DE LA ROCA Diámet Diámetro ros s de perfor perforaci ación ón Es ampliamente reconocido que los mejores resultados de precorte se obtienen con diámetros pequeños de perf perfor orac ació ión; n; sin sin emba embarg rgo, o, hay hay que que toma tomarr en cuen cuenta ta la long longit itud ud del del banc banco o a perf perfor orar ar y las las desv desvia iaci cion ones es de los los pozos.


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PROPIEDADES DE LA ROCA Espaciamiento Espaciamiento entre pozos El espaci espaciam amie iento nto entr entre e los los tala taladr dros os del del prec precor orte te se reduc reduce, e, si lo compara comparamos mos con el espaciam espaciamien iento to en una fila fila amorti amortiguad guada. a. Esta disminu disminución ción de espacia espaciamie miento nto se aplica aplica princip principalme almente nte para para que exista una interacción entre pozos, debido a que a éstos se les ha reducido la carga considerablemente con el objeto de generar bajas presiones en sus paredes. Existen también algunas reglas para definir el espaciamiento entre taladros, como por ejemplo:

Donde S es el espaciamiento en mm, k es una constante entre 14 y 16, y “d” es el diámetro de perforación en mm. (algoritmo propuesto por Sutherland en 1989).



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PROPIEDADES DE LA ROCA La fórmula general que se utiliza y aplica para el cálculo de espaciamiento es la siguiente:

=

*

(

+

)

Donde S es el espaciamiento en mm, T es la resistencia a , detonación en el barreno en Mpa y “d” es el diámetro de perforación en mm.


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PROPIEDADES DE LA ROCA Esta

definición

de

espaciamiento

no

considera

las

cara caract cter erís ísti tica cas s estr estruc uctu tura rale les s de la roca roca.. No obst obstan ante te,, alguno algunos s invest investiga igador dores es como como Chiapp Chiappeta eta (1982 (1982)) sugier sugieren en que si la frecuencia de las discontinuidades excede de 2 a 3 entre los taladros de precorte, los resultados serían bastante po res res en t rm nos nos e gen genera erac n e me as ca as .



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PROPIEDADES DE LA ROCA Fact Factor or de carg carga a El término factor de carga definido en gr/ton no es aplicable para el precorte, puesto que su finalidad no es fragmentar un volumen de roca, sino generar un plano de fractura, por lo que el factor carga para un precorte se define en kg/m 2. De acuerdo a las ecuaciones 9.2 y 9.3 se obtiene una , características geomecánicas de la roca y el diámetro de perforación


130

PROPIEDADES DE LA ROCA π

= *

1/n h

*

*

(1 exp 1/n

1 n

)

1/n

* 2/n

*

donde: 2

n VOD dh UCS exp

3



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PROPIEDADES DE LA ROCA Del ejercicio anterior se desprende que la densidad de carga es directamente proporcional al diámetro de perforación y . modo de ejemplo, se expone la figura 9.3 donde se define la densida sidad d de car carga en función ción a la resi esisten tencia de la compresión de la roca, considerando el producto ENALINE, explosivo cuyas características de velocidad y densidad son las siguientes: e oc oc a

e

e onac n:

ms

Densidad Densidad Explosiv Explosivo: o: 1.1 g/cm g/cm3


132

PROPIEDADES DE LA ROCA DENSIDAD DE CARGA 2,50 ) 2 m2,00 / g k ( a 1,50 g r a c 1,00 d a d i s 0,50 n

102mm 115mm

D

0,00 0 5

5 7

0 0 1

5 2 1

0 5 1

UCS (MPa)

5 7 1

0 0 2

0 5 2

150mm 165mm 280mm



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PROPIEDADES DE LA ROCA

Secu Secuen enci cia a de sali salida da El precorte debe ser iniciado separada o conjuntamente con la voladura de producción, solo con una diferencia de por por lo meno enos 100 100 ms, prev previo io a la vola voladu dura ra de producción.


134


Res ecto a los los inte interva rvalos los entre entre talad taladros ros del recort recorte e la teoría teoría de formar formar una grieta grieta de tensión entre dos taladros taladros implica una detonación simultánea de ellos. A modo de refere referenci ncia, a, Ouchte Ouchterlo rlony ny (1995) (1995) report reportó ó que si existe existen n diferencias de tiempo de 1ms entre taladros de precorte, éstas generarían mayores daños alrededor de un pozo.



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cor cordón dón

deto detona nant nte e

par para

la

inic inicia iac ción ión

del

preco recorrte. te.

Idealm Idealment ente e debier debieran an detona detonarse rse todos todos los taladr taladros os del prec recorte rte en form forma a simu simult ltán ánea ea,, pero pero com como medid edida a precautoria en relación a las vibraciones, éstos debieran ser detonados en grupos de 20 a 30 pozos.


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PROPIEDADES DE LA ROCA Efecto ectos s de la exa exactit ctitu ud de la perfo erforració ación n La importancia de la exactitud de la perforación puede no ser considerada cuando se diseña un precorte, pero ésta tiene una gran relevancia debido al paralelismo que debe existir entre pozos, ya que de lo contrario, puede ser la causa de perfiles irregulares.



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PROPIEDADES DE LA ROCA Inclin Inclinaci ación ón del precor precorte te Los Los máxi máximo mos s bene benefi fici cios os en térm términ inos os de mejo mejora rarr la estabilidad de los taludes, se obtienen cuando el precorte se perfor perfora a inclin inclinado ado.. Estas Estas inclin inclinaci acione ones s fluctú fluctúan an en el rango de 15 a 30 grados, siendo mejores los resultados a medida que se utiliza una mayor inclinación, aumentando ciertamente la dificultad en la perforación.


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Cuando se realizan precortes inclinados y una fila buffer delante de ellos, es conveniente tronar el precorte antes de la tronadura de producción, principalmente para evitar que la fila buffer buffer o amortiguada en la zona del pie del banco, quede demasiado cerca del pozo de precorte y ésta pueda ser iniciada por simpatía.



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VOLADURAS DE PRE-CORTE EN LOS TAJEOS DE EXPLOTACION Tajeo abierto con techo cortado por precorte Perfo forració iónn (pr (prec ecoorte te))

Vola laddura

Carguío de cartuchos de dinamita espaciada para cortar el techo en tajeos abiertos, con perforación de taladros de alivio sin carga para me orar e res resu a o e cor cor e

Altura máxima de perforación de anillos

Taladro sin carga

Taladro cargado



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74051_MATERIALDEESTUDIOPARTEIIDiap61-139.pdf

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