caracterización del macizo rocoso para una voladura

NOMBRE: CHUYES BENEL FRANCO

PROFESOR: PEDRO PINGO

CURSO: PERFORACION Y VOLADURA

TEMA: TRABAJO DE INVESTIGACION

ESCUELA: INGENIERIA DE MINAS

AULA: 604

SECCION: “B”

CARACTERIZACION DE LOS MACISOS ROCOSOS PARA EL DISEÑO DE LAS VOLADURAS

1. Macizo rocoso

Comprende el conjunto del material rocoso y las discontinuidades geológicas que aíslan los fragmentos de roca que lo conforman 2. Propiedades del macizo rocoso que influyen directamente en la voladura     

Resistencias dinámicas de las rocas Espaciamiento y orientación de discontinuidades Velocidad de propagación de las ondas Propiedades elásticas de las rocas Tipos de relleno y apertura de las discontinuidades Determinar todos estos parámetros ya sea en el laboratorio o de forma directa resulta difícil y costoso, debido a que las muestra no incluyen las discontinuidades y los cambios litológicos pues las probetas poseen dimensiones pequeñas

2.1. Técnicas para determinar las características del macizo rocoso:    

Testificación y ensayos geomecánicos Estudios estructurales de los sistemas de discontinuidades Digrafías geofísicas en taladros de producción Toma de datos y tratamiento durante la perforación de los taladros de producción

3. Realización de sondeos con recuperación de testigos y ensayos geomecánicos

A partir de los sondeos de puede realizar: 3.1. La clasificación R.Q.D. (Rock Quality Designation): depende directamente del número de fracturas y el grado de alteración del macizo rocoso

 (longitud _ fragmentos  10cm) x100

 RQD% 

longitud _ total _  perforada

3.2. La resistencia bajo carga puntual “  I s ” para estimar la Resistencia a la Compresión Simple

 RC   RC



24 xI  s (50)

3.3. El Factor de Volabilidad “  K V  ”  KV   1.96  1.27 x ln( RQDE )

Donde:  RQDE  RQDxfactor _ correccion

3.4. Consumo especifico del explosivo “ X  ”   DIAMETRO _ BARRENO   DENSIDADxTAN (   i ) x RCx   100    X   (115  RQD) / 3.3

2

3

Donde el valor de “ X  ” indicara el valor en el eje de las accisas de la siguiente tabla

4. Características de los sistemas de discontinuidades          

Orientación Espaciamiento Persistencia Rugosidad Resistencia de las paredes Abertura Relleno Percolación Numero de familias Tamaño de bloques Recolección de datos Se realiza mediante “líneas de muestreo” y a partir de estas se pueden obtener las siguientes representaciones graficas: 

 

Proyecciones hemisféricas o estereográficas, de igual área (Schmidt-Lambert) o de igual ángulo (Wulff). Rosas de dirección de discontinuidades. Histogramas de frecuencias de tamaños y de espaciamientos de discontinuidades, en su totalidad, o separadas por familias.

Por medio de estas representaciones se puede determinar el número de familias de discontinuidades. Además: Para determinar la composición del bloque, se debe primero la fracturación de los macizos rocoso y para esto podemos utilizar diversas técnicas como:

  

Determinación de los bloques unitarios Cálculo de los volúmenes de los bloques Estimación de la distribución de los tamaños de los bloques

4.1. Método de Ashby Consumo especifico de explosivo en función a la frecuencia de fracturas y la resistencia al cizallamiento de las mismas

4.2. Índice de Volabilidad “ BI  ” Índice que relaciona parámetros geomecánicos mediante la siguiente formula  BI  



 RMD  JPS  JPQ  SGI  RSI  2

El Ratio de Influencia de la Resistencia “ RSI ” se estima a partir de la expresión:  RSI  0.05xRC 

4.3. Cálculo de Consumos Específicos “ CE ” o Factores de Energía “ FE ” a partir del índice de Volabilidad 

CE (kgANFO / t )  0.004 xBI  



 FE( MJ / t )  0.015 xBI 

5. SISMICA DE REFRACCION Método con el cual se consigue relacionar el consumo especifico de explosivo con la velocidad sísmica de propagación, donde a mayor velocidad sísmica mayor consumo de explosivo.

6. TECNICAS GEOFISICAS DE SONDEOS DE INVESTIGACIO

Sondeos de investigación que se utiliza en zonas donde vallan a construirse instalaciones importantes, estas técnicas presentan dos inconvenientes importantes que son: tiempo invertido y elevado costo además de equipos adicionales 7. TESTIFICACION DE LOS TALADROS DE PRODUCCIO

Procedimiento simple, rápido y seguro ya que se estudia la totalidad de la voladura y solo se requiere del equipo de testificación. Métodos de testificación más usados:  Velocidad sónica  Densidad  Radiación natural  Calibre

8. CARACTERIZACION DEL MACIZO ROCOSO DURANTE LA PERFORACION DE TALADRO

8.1. Existen algunos sistemas que permiten determinar el rendimiento de perforación lo cual permitirá:  Evaluar el equipo usado  Ayudar a la planificación  Constituye una herramienta de investigación de variaciones en la roca Se pueden obtener diversas variables por medio de registros:         

Presión del aire comprimido. Par de rotación. Empuje sobre la boca. Velocidad de rotación. Velocidad instantánea de penetración. Vibraciones en el mástil. Esfuerzos de retención de la sarta de perforación. Aceleración producida por la energía reflejada por el terreno Tiempo de perforación

8.2. Índices importantes 8.2.1. Índice de grado de alteración “ IA”  IA  1 

 E  Eo



VP  VP o

 E : Empuje sobre la boca de perforación

VP : Velocidad de penetración  E o  y VP o : Valores máximos de  E  y

VP 

8.2.2. Índice de resistencia del terreno a la perforación  IR  Ex  E : Empuje sobre la boca de perforación

VP : Velocidad de penetración  N r  : Velocidad de rotación

 N r  VP 

Nota: En rocas que tengan una alta resistencia a la compresión se obtendrán velocidades de penetración pequeñas y pares de rotación altos salvo que exista un espaciamiento de fracturas, en cambio para zonas mas blandas aumentara la velocidad de penetración con pares de torsión bajos siempre y cuando exista el caudal de aire suficiente para evacuar los detritos, 8.3. Campos de aplicación 8.3.1. Yacimientos de carbón Aquí la mayoría de los estratos que recubren el mineral tienen resistencias muy variables Los datos que se obtendrán son:  

Espesores de las capas con distinta resistencia La profundidad del techo y muro de carbón

Considereaciones: Para estratos competentes debajo de la zona alterada solo se cargara el tramo inferir.  Donde existe un estrato potente de material blando o muy deformable, por ejemplo arenas, entre otros de roca competente, si se hace una carga continua a lo largo de un taladro: Expansión de gases a la zona deformable La caída rápida de la presión del gas provocara una mala fragmentación, para evitarlo se colocara un retacado en el nivel blando 8.3.2. Yacimientos metálicos 

 

a. Voladura en el contacto estéril-mineral En casos tan complicados el procedimiento seria estandarizar la malla de perforación y modificar la carga de los taladros por medio del registro de velocidad de penetración.

Ventajas:   

Evita el gasto excesivo de explosivos Incrementa el rendimiento de fragmentación Mayor control de efectos perturbadores

b. Volones dentro de una matriz blanda Cuando existen volones dentro de un material blando estos atenúan las ondas tensionales, el prendimiento correcto seria por medio de la colocación de una carga puntual.

c. Cavernas o coqueras Son espacios vacíos dentro del macizo rocoso que se desea volar, se producen debido a la circulación de aguas subterráneas y algunos pueden alcanzar grandes dimensiones. Para cargar los taladros que presenten cavidades es necesario pasar por alto la cavidad ya que significaría y consumo excesivo de explosivo y además cargar los taladros adyacentes con alto explosivo para compensar la perdida de energía.

9. INTENTOS DE CORRELACION DE INDICESDE PERFORACION CON LOS PARAMETROS DE DISEÑO DE LAS VOLADURAS

Para este fin se han desarrollado tres trabajos a. Praillet Calcula la resistencia a compresión de la roca a partir de la velocidad de penetración, empuje, velocidad de rotación y diámetro La venta de este sistema es que se puede calcular la malla de perforación en función a variables conocidas, el inconveniente es que solo se puede utilizar para formaciones muy homogéneas ya que si no fuer así se tendría que realizar el cálculo muchas veces. b. Índice R.Q.I.R (Rock Quality Index)  R.Q.I  Eh x

t   L

 E h : Presión hidráulica de la perforadora

t : Tiempo de perforación del taladro

 L : Longitud del taladro Este índice resulto ser poco práctico pues no tomaba en cuenta diversas consideraciones sin embargo Leighton por medio de una exhaustiva investigación logro una relación entre el consumo específico del explosivo y el R.Q.I. Sin embargo esto igualmente no puede aplicarse de forma general. c. Índice de perforación “  Ip ” Fue postulado por López Jimeno y presenta la siguiente expresión: VP   Ip   ExN r   D 2  E : Empuje sobre la boca de perforación (miles de libras) VP : Velocidad de penetración (m/h)  N r  :

Velocidad de rotación (r/min)

 D2 : Diámetro de perforación (pulgadas) Consideraciones   

El tipo de tricono tiene que ser el más adecuado Caudal de aire suficiente para evacuar detritos Eliminar los tiempos muertos

Como la velocidad de penetración depende de las resistencias a compresión, tracción y cizallamiento, el índice “Ip” por ser directamente proporcional ha “VP” contendrá dichas características geomecánicos pudiéndose relacionar con el consumo específico, obteniéndose la siguiente expresión: 3

CE (kgANFO / m )



1.124 xe

0.5727 xIp



El índice también se puede utilizar para el diseño de mallas de perforación, calcular la carga optima del taladro o crear un modelo de optimización para la voladura en bancos.