Daño por Voladura en Pit Final_ASIEX-2000

2º ENCUENTRO ENCUENTRO ASIEX, JORNADAS DE TRONADURA ANTOFAGASTA, NOVIEMBRE 2000

“MEDICIÓN Y CONTROL DEL DAÑO INDUCIDO POR LAS TRONADURAS DE PIT FINAL EN MINAS A CIELO ABIERTO”

, Carlos R. Scherpenisse, Ing.(1), William R. Adamson, PhD.(2), Juan C. Díaz, Ing. (1) (1)

ASP BLASTRONICS S. A.

(2)

DYNO ASIA-PACIFICO, ASIA -PACIFICO,

Paper publicado originalmente en Inglés en la 24th Conference on Explosives & Blasting Techniques, New Orleans ISEE, USA Feb-1998.

2°Jornadas 2°Jorna das de la Asociación de Ingenieros Eplosivistas de Chile (ASIEX)

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“MEDICIÓN Y CONTROL DEL DAÑO INDUCIDO POR LAS TRONADURAS DE PIT FINAL EN MINAS A CIELO ABIERTO” Introducción y Antecedentes Generales El empleo adecuado del Monitoreo de Vibraciones producto de tronaduras, es una técnica que provee múltiples ventajas en términos de poder examinar en detalle el proceso de la tronadura. En efecto, la medición de los niveles de velocidad de partículas que provoca la detonación de cada carga explosiva, es un medio a través del cual es posible conocer su eficiencia relativa, su interacción con las cargas adyacentes y en definitiva el rendimiento general del diseño. Otro aporte importante del empleo de ésta tecnología, es el de obtener los niveles de velocidad de partícula absolutos, también, para cada una de las cargas explosivas. Estos valores tienen importancia tanto en lo que respecta a estudiar la eficiencia de un grupo de cargas, que al ser similares deben producir en el punto de medición un nivel también similar, y por otro lado provee información para evaluar el daño potencial que esa vibración puede producir. Todo lo indicado en los párrafos anteriores será posible sólo si la técnica es empleada correctamente, mereciendo especial atención los aspectos de: ubicación, orientación y acoplamiento de los geófonos utilizados como sensores, según y como el instrumento empleado como capturador y analizador de la onda ha sido configurado para la medición, particularmente en relación a la resolución de tiempo de muestreo, rangos de velocidad y procedimientos de análisis. En este caso se emplearon geófonos en arreglos triaxiales a distancias que fluctuaron entre 15 y 80m de las diferentes tronaduras monitoreadas, la señal detectada por estos geófonos es transmitida por cable al Monitor de Vibraciones Blastronics BMX. La información recolectada es grabada en archivos digitales los que posteriormente son analizados para identificar los aspectos de la señal, que como se mencionó previamente, dan cuenta de las características de la tronadura.

Comportamiento de la Velocidad de Partícula Varios son los modelos experimentales que representan la velocidad de partícula en función del explosivo detonado y la distancia a la que se registra dicha detonación, entre los más conocidos se encuentran el Modelo General (ecuación 1) y el de Regresión Múltiple (ecuación 2). Modelo General V

=

K * D a

(1)

Donde: V D K α

= = = =

Velocidad de Partícula (mm/s) Distancia Escalar Factor de Velocidad Factor de Decaimiento

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El término "D" o distancia escalar, da cuenta de la influencia de la distancia en [m], y la cantidad de explosivo en [Kg]. En relación a ésta formulación matemática existen varios criterios derivados de los cuales se emplea comunmente el de Devine y Duvall (ecuación 2). En la expresión de la ecuación 2, "W" corresponde a la carga detonada en forma instantánea en  d  V = K * (2) kilogramos y "d" la distancia a la  W 1 / 2  cual se cuantifica la velocidad de partícula. Teóricamente, éste criterio es el que mejor representa el comportamiento de la vibración, para el campo lejano (aproximadamente d > 3 largo de la carga), generadas por el tipo de cargas explosivas usadas en tronaduras de rajo abierto, esto es, columnas explosivas cilíndricas, donde se tiene por análisis adimensional que las distancias deben ser corregidas por la raíz cuadrada de la carga. α

Regresión Múltiple Otros autores (ecuación 3), no consideran una simetría de carga particular y utilizan la siguiente expresión. En el área más cercana a las cargas explosivas (donde se V = K * d -β * W α produce el mayor fracturamiento), (3) esta ecuación puede ser modificada para tomar en cuenta la longitud de una carga de forma cilindrica. La ecuación para predecir la vibración en el campor cercano, fue desarrollada por Holmberg & Persson (1979), como se muestra en la ecuación 4 según los terminos detallados en la Figura 1.

Estimación de la Velocidad de Partícula Crítica Teórica Los altos niveles de vibración pueden dañar al macizo rocoso, produciendo fracturas nuevas o extendiendo y dilatando fracturas existentes. La vibración en este contexto, puede ser considerado como un esfuerzo o deformación del macizo rocoso. Con bajos niveles de vibración, tales como los presentes a grandes distancias desde las tronaduras, los niveles de deformación son muy pequeños para inducir el fracturamiento del macizo rocoso. A menores distancias, las vibraciones son suficientemente altas para extender las fracturas pre-existentes, pero insuficientes para inducir nuevo fracturamiento. Muy cerca de las cargas explosivas, sin embargo, los niveles de vibración son lo suficientemente altos como para afectar a la matriz de roca y producir diferentes grados de fracturamiento a su alrededor. La velocidad vibracional de las partículas, frecuentemente es relacionada con su habilidad para inducir nuevo fracturamiento, a través de la relación entre velocidad de partícula y deformación de partícula, válido esto para una condición de roca confinada en la vecindad inmediata a las cargas explosivas, en donde el impacto de la tronadura es más intenso y los niveles de esfuerzos inducidos son similares a los esfuerzos necesarios para la fragmentación de la roca. Dada ésta relación con la deformación, es que el análisis de velocidad de partícula tiene la cualidad de ser un buen método para estimar el grado de fracturamiento inducido por la tronadura. De acuerdo a lo indicado:

ε = PPV / Vp


(4)

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Esta ecuación presenta la relación entre la Velocidad de Partícula PPV, la deformación inducida εε , para una roca con Velocidad de la Onda de Compresión Vp. Esta ecuación supone una elasticidad lineal de la roca a través de la cual la vibración está propagándose y hace una estimación razonable para la relación entre la roca fracturada y la vibración inducida. De la Ley de Hooke y asumiendo un comportamiento elástico de la roca, la Velocidad de Partícula Máxima (Crítica) , PPVc, que puede ser soportada por la roca antes de que ocurra el fallamiento por tensión, es σ t), el Modulo de Young, E, y la Velocidad de estimada conociendo la Resistencia a la Tracción (σ propagación de la Onda P, Vp, usando la ecuación:

σt Vp En función de los antecedentes PPVc = (5) E proporcionados a ASP BLASTRONICS por Mina Los Bronces, se empleó la ecuación (5) para estimar en primera aproximación la Velocidad de Partícula Máxima o Crítica para los sectores de la mina, es decir, CuarzoMonzonita y Brecha Infiernillo. En la Tabla 1, se resumen los datos proporcionados y el valor calculado para el sector analizado. La última columna muestra el cálculo del PPVc, definido como el nivel sobre el cual se generará un daño produciendo nuevas fracturas a la roca. Una estimación del nivel de Velocidad de Partícula sobre el cual se produce el daño más intenso (trituración), puede ser estimado como el valor aproximado a 4 veces el nivel para el daño incipiente (4 x PPVc). Finalmente, se estima que un nivel equivalente a la cuarta parte, es decir 25% del valor de PPVc, es suficiente para iniciar extensión de fracturas pre existentes. Se sugiere ocupar este nivel de 1/4 PPVc, como un límite conservador y a partir del cual se deben controlar los diseños de carguío para que las tronaduras no ocasionen daño al macizo rocoso. Tabla 1:

Estimación de Velocidad de Partícula Crítica Teórica

¡Error! Marcador no definido.Sector Mina Los Bronces

Resistencia a la Tracción [MPa]

Velocidad de Onda P [m/s]

Módulo Young [gr/cc]

Velocidad de Partícula Crítica [mm/s]

Cuarzo Monzonita

8,35

4.207

42.7

823

Brecha Infiernillo

3,90

4.041

39.3

401

Los valores de Velocidad de Partícula Crítica calculados en la Tabla 1, son producto de las características físicas de la roca y la precisión en su estimación depende de la calidad y cantidad de los datos de ensayos ocupados en su calculo, recordándose que sigue siendo una estimación y deben constantemente ajustarse con mediciones en terreno, que den cuenta cuantitativamente del daño y que permitan establecer con mayor precisión e in-situ, la capacidad de macizo rocoso para soportar niveles de vibración en el rango estimado. Los niveles de Velocidad Partícula Crítica entregados en la Tabla 1, pueden diferir de los mencionados habitualmente en la literatura técnica al respecto. Estas diferencias refleja la gran importancia que tiene establecer para cada tipo de macizo rocoso en particular los límites de daño, los que están directamente relacionados con sus propiedades geomecánicas y por tanto deben ser estimados en forma independiente no sólo en cada mina si no en cada dominio geomecánico de la misma. 2°Jornadas de la Asociación de Ingenieros Eplosivistas de Chile (ASIEX)

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Trabajo y Análisis de Niveles de Vibración Para realizar el modelamiento de las vibraciones producidas por las tronaduras, fue necesario hacer las siguientes consideraciones: Se asociaron entre sí, tronaduras que pertenecían a un mismo sector o dominio geotécnico de la mina, con lo cual se obtuvieron modelos de vibración para los diferentes sectores de la Mina Estudiada; y las tronaduras asociadas al sector tenían el mismo tipo de explosivo y no se realizaron equivalencias. El análisis de los registros de vibraciones, permite conocer la velocidad de partícula que genera cada carga o grupos de cargas en la tronadura. Fue así como se obtuvieron datos de velocidad de partícula, distancia y carga por tiro para diferentes sectores de mina, a la que se ajustó posteriormente la ecuación del modelo propuesto por Devine. Una vez determinada la ecuación de comportamiento de la vibración para cada sector, fueron ajustadas a objeto de establecer un modelo más representativo y confiable. La corrección en cuestión consistió en desplazar paralelamente el modelo obtenido, de modo que cubriera un mayor número de puntos recogidos en terreno, y adoptar así un factor de seguridad. Este modelo es el denominado en tablas y gráficas como el “Modelo Ajustado”. Este proceso de ajuste no significa cambiar los valores de los datos recogidos en terreno, sino darles una interpretación estadística más conservadora y por lo tanto, más segura. El modelo propiamente tal, que se genera vía el ajuste estadístico describe la condición media de la población de datos, es decir, el 50% de los datos se ubicarán por debajo de la curva que representa el modelo y los 50% restantes se encontrarán sobre la curva. Matemáticamente esto está correcto, sin embargo significa que existe una probabilidad de 50% que una carga explosiva producirá un nivel de vibración que supera a lo predicho por el modelo, situación que deja inútil el modelo para propósitos prácticos, particularmente para diseños orientados a controlar la vibración máxima el daño. La solución se encuentra en desplazar el modelo hasta que sus predicciones cubran una mayor cantidad de datos de terreno, en rangos que oscilan entre un 80% y 95%, haciendo más confiable y segura su estimación de vibraciones. A continuación se presentan el modelos original y ajustado para uno de los sectores de mina estudiada. Modelo Original :

Modelo Ajustado:

 d  V = 262 *  1/2  W 

-2.28

 d  V = 408 *  1/2  W 

-2.28

(6)

(7)

En las Figuras 1 a la 3, se presentan los niveles más representativos de vibraciones registradas en las tronaduras analizadas, así como el ajuste realizado.

Ábacos De Diseño En función de los modelos de vibración ajustados, valores típicos de niveles de vibraciones y kilos de explosivo, se confeccionaron Ábacos de Diseño para un sector de la mina. De este ábaco se puede obtener directamente los valores Peso del Explosivo por Retardo en función de la Distancia. Se incluye además gráficos para algunos valores de cargas habituales y como función de la distancia se obtiene la Velocidad de Partícula Estimada. Estos ábacos se muestran en las Figuras 7 a la 12.


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Estudio Sísmico y Caracterización Del Macizo Rocoso En la operación minera, existen varios eventos que influyen en el daño y en la estabilidad del taludes y bancos. El principal mecanismo de daño identificado es sin duda la tronadura, la que degrada la calidad geotécnica del macizo rocoso a través de las vibraciones producidas y la penetración de los gases por las grietas y estructuras preexistentes en la parte posterior del disparo. No puede dejar de reconocerse también el daño adicional al talud a nivel inter-rampa, por la redistribución de esfuerzos al retirar el material tronado. La medición cuantitativa de los cambios en la condición estructural del macizo rocoso, ofrece un valioso aporte en la evaluación de estrategias de diseño geomecánico y el daño inducido por tronadura. A fin de evaluar el monto en que cada uno de estos mecanismos influye en el daño, se hace uso de la técnica de sísmica de "cross-hole", que es capaz de medir en forma directa y cuantitativa la condición del maciso rocoso y caracterizarlo a través de los valores de la velocidad de propagación de las ondas sísmicas compresionales (Vp) o velocidad sónica de la roca. La velocidad de propagación de las ondas sísmicas en un medio rocoso está asociada directamente con la calidad geomecánica de la misma. En efecto, la velocidad de las Ondas-P que atraviesan un volumen de roca o suelo está determinada por las características geomecánicas, geométricas y estructurales del medio. De la teoría de propagación de ondas elásticas, se obtiene la relación entre la velocidad de propagación y las constantes elásticas. Así, la velocidad sónica esta relacionada directamente con la calidad mecánica del macizo rocoso y es función de los parámetros: Módulo de Young (que caracteriza la elasticidad del material), la Densidad de la roca (medida de la masa por unidad de volumen) y de la Razón de Poisson (que es una medida de la fragilidad del material). Cabe destacar sin embargo que la dependencia entre la velocidad de propagación de las ondas sísmicas y las características del medio es más compleja, siendo influida además por otros factores tales como: -

Fracturamiento de la roca (RQD y FF) Estado Tensional Estructuras y fallas Composición litológica (heterogeneidades y anisotropías) Contenido de Humedad.

Estos factores, a su vez, influyen en las características elásticas de la roca, y por ello que normalmente los ensayos de laboratorio, donde se miden en testigos las constante elásticas, ya sea dinámicas o estáticas, fallan (o adolecen) en describir adecuadamente el medio real. Se hace por lo tanto necesario determinar in situ las propiedades medias en volúmenes de roca mayores que los testigos, esto sólo es posible mediante exploración sísmica.

Metodología y Trabajo en Terreno. La adquisición de los datos geosísmicos se realizó por el método de Cross Hole, en virtud del cual se posicionó las fuentes sísmicas y los detectores (geófonos) a igual profundidad en hoyos cercanos entre sí, midiendo la propagación de las señales sísmicas entre el punto de impacto y los geófonos. Tanto antes como después de cada tronadura, se realizaron mediciones sísmicas dispuestos en forma paralela a la última fila de tiros.


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Análisis de las Mediciones En el sector con roca tipo Brecha, se realizó a través de la sísmica de Cross-Hole una evaluación de la tronadura de Pre-Corte (Disparo 7509), para lo cual, como lo muestra el esquema de la Figura 17, se ubicó la perforación de la fuente delante de la línea de PreCorte y el geófono atrás del mismo y sobre la berma definitiva del banco. El examen de macizo rocoso ubicado entre ambos puntos, caracterizado por su Vp, fue evaluado y comparado con el Vp obtenido después de tronar el PreCorte ubicado exactamente al centro entre fuente y detector. Como era predecible, la detonación de la Línea de PreCorte independiente de su mayor o menor eficiencia, debió producir algún grado de fracturamiento, el que se verificó por el cambio entre la Vp medida antes y después con valores de 3367 m/s y 2977 m/s respectivamente. La amplitud de arribo de la onda al geófono también sufrió un decaimiento entre la condición pre y pos tronadura de pre corte, desde un 36% a un 18.7%, tomando como referencia relativa la amplitud en la fuente de un 100%. Lo anterior se puede observar en la Figura 18. De la comparación de estos resultados destaca una reducción de Vp en un 12% (de 3367 m/s a 2977 m/s) y una caída en la amplitud de arribo en un 48% (de 36 a 18.7). En pocas palabras, estos resultados indican claramente que la tronadura del precorte funcionó, por lo menos en crear (tal vez parcialmente) una nueva discontinuidad o plano de fractura. Esta aparente gran diferencia en el cambio descrito por ambos parámetros, delta Vp y delta Amplitud, se explica por la dependencia que cada uno de ellos tiene del fracturamiento de la roca, según su cantidad, extensión y condición de la fractura. En efecto, la velocidad de propagación de la Onda-P (Vp), es más sensible a la condición de las fracturas como son su extensión y apertura. La amplitud por su parte, se ve fuertemente afectada por el numero de fracturas puesto que frente a cada una de ellas se presenta el fenómeno de reflexión y refracción con perdida importante de la energía transmitida y por ende de la amplitud. Con posterioridad se tronó inmediatamente frente al PreCorte analizado, el disparo de producción 7511, el cual, de acuerdo a los modelos de vibración validos para este sector, las cargas explosivas empleadas y las distancias al mismo geófono de control, estimaron una Velocidad de Partícula de 184 mm/s, midiendo en la realidad solo 101 mm/s. Esta diferencia esta asociada directamente al trabajo de filtro producido por la línea de PreCorte frente al geófono. Aplicando el mismo factor de reducción en amplitud descrito por el análisis sísmico de cross-hole para una onda que atraviesa el PreCorte (48%), a la vibración calculada por modelo de 184 mm/s, pero atenuada en un 48% (atenuación debida a la presencia de la discontinuidad, producto del pre corte), debió ser de 96 mm/s, cifra muy similar a la medida en el lugar. Se verifica de este modo, tanto la validez del modelo de vibraciones para el sector, como la metodología y calidad de la información sísmica recolectada. El gráfico de barras de la Figura 19, muestra una comparación entre la Velocidad Vp (medida atrás y en forma paralela al PreCorte) pre y pos tronadura del Producción 7511, con valores de 2413 m/s y 2384 m/s respectivamente, cifras absolutamente comparables y por lo tanto representativas de que no se produjo ningún cambio en la roca. La vibración medida de 101 mm/s esta en el orden de 1/4 de PPV o Vibración Máxima permisible o crítica para el tipo de roca en este sector. La Figura 20, muestra el análisis del daño ocasionado por la tronadura de Producción 7530, monitoreada a una distancia de aproximadamente 15m atrás de la última fila. Como se aprecia en éste gráfico, el Vp del macizo rocoso antes de la tronadura era de 3972 m/s (valor referencial de un 100%), midiéndose luego producto de la tronadura una vibración de 752 mm/s, velocidad mayor en un 88% a la PPVc , como son los 401 mm/s estimados en el punto 4.3 para éste sector. 2°Jornadas de la Asociación de Ingenieros Eplosivistas de Chile (ASIEX)

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La medición pos tronadura, da cuenta de un deterioro de la calidad del macizo rocoso en un 28.6%, hecho que se verifica por la disminución de la Vp del macizo a 2836 m/s (equivalente a un 71.4%), esto es como consecuencia directa de la acción de la tronadura producida en la cercanía. El valor de PPV medido está en el rango entre 1*PPVc y 4*PPVc (aproximadamente 2PPVc), la característica del daño producido al macizo rocoso correspondería principalmente a la creación de nuevas fracturas. - Al observar los resultados de la medición realizada en Brecha Infiernillo se puede decir que el PreCorte cumplió en alguna medidad su objetivo, ya que el valor de velocidad de vibración de partícula registrada de 101mm/s es equivalente a 1/4 del PPVc calculado para este sector (401mm/s). Con este valor de PPV, según lo descrito teóricamente no debiera existir daño, hecho que se confirma plenamente con los resultados obtenidos con la sísmica de Cross-Hole, puesto que de una Vp pre-tronadura de 2413m/s se pasó a una Vp pos-tronadura de 2384m/s, con lo que se confirma que el macizo no sufrió alteración o daño en este punto. - En cuanto a la amplitud en el caso de Brecha se aprecia claramente en la Tabla 3 como en las Figuras 16 y 17, una disminución en la amplitud de la onda sísmica que corresponde a 31% y 48% respectivamente. Como se dijo anteriormente la variación en la amplitud es mucho más significativa que la variación de Vp debido principalmente a la dependencia que tiene cada uno de estos parámetros con respecto de la cantidad, extensión y condición de las fracturas. Este último ratifica que el análisis de daño puede realizarse con diferentes grados de precisión, siendo el parámetro de la amplitud más riguroso que el de sólo la velocidad sísmica.

CONCLUSIONES Modelos de Vibración y Ábacos de Diseño El adecuado análisis de los registros de vibraciones y velocidad de partícula producto de las tronaduras monitoreadas en la mina del estudio, permitió determinar ecuaciones de comportamiento de las vibraciones. Estas ecuaciones o modelos fueron ajustadas para incluir un factor de seguridad y predecir con mayor confianza las vibraciones para una combinación dada de explosivo y distancia. Se asegura de ésta forma el no sobrepasar los límites de vibración establecidos como aceptables para no dañar cada uno de los macizos rocosos caracterizados. Se hace notar que dichas ecuaciones o modelos están restringidas para el sector específico de la mina al cual pertenecen, al tipo de explosivo usado y al intervalo de distancia en que fueron medidas. Están también acotados a la actual profundidad del rajo en que fueron desarrollados, las que de sufrir variaciones en la geología con la profundización del yacimiento, hará que los modelos pierdan validez. A partir de los modelos, fue posible construir ábacos de diseño los que representan una aplicación práctica del modelo, permitiendo con facilidad, especificar los límites prácticos para el dimensionamiento de las cargas explosivas según distancia, de acuerdo a los resultados obtenidos en la etapa de estudio de daño al macizo rocoso por concepto de niveles de vibración provocada por las tronaduras de producción. Otro uso de los ábacos de diseño es el de especificar o establecer el límite de distancia, hasta la cual se pueden seguir desarrollando tronaduras de producción normal sin tomar medidas especiales en cuanto de tronaduras controladas. Sirven también para estimar el momento apropiado para realizar el Pre Corte, asumiendo que es deseable crear el plano de discontinuidad cuando el macizo rocoso detrás de la línea aún está sano. Para que ésta aplicación de los modelos sea factible, es necesario poder predecir con confianza los límites de vibración aceptable para que no se desarrolle daño en el macizo. 2°Jornadas de la Asociación de Ingenieros Eplosivistas de Chile (ASIEX)

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Ocupando técnicas de medición de vibración de tronadura de producción y la técnica de sísmica crosshole, fue factible evaluar en forma cuantitativa y reproducible, la eficiencia de la tronadura de pre corte. Se verificó que tanto el factor de carga, la distribución y tipo de explosivo así como el espaciamiento entre los tiros, son determinantes en el resultado final. Un pre corte con exceso de carga puede resultar peor que la ausencia del mismo, en cuanto a proteger del daño la pared final En uno de los diseño, fue posible crear un plano de pre corte exitoso en "filtrar" las vibraciones de un disparo de producción monitoreado posterior a la creación del pre corte. Se midió que el pre corte tuvo la capacidad de filtrar hasta un 48% de la amplitud de las vibraciones de la tronadura. Las predicciones de los niveles de vibración para esta tronadura, según el modelo desarrollado para el sector, confirmaron que el pre corte había filtrado aproximadamente 50% de la energía esperada, quedando en evidencia la muy buena relación entre el modelo, las mediciones de vibración y la eficiencia cuantificada del pre corte.

Evaluación de Daño Con los antecedentes de caracterización del tipo de roca y propiedades geomecánicas obtenida por ensayos de laboratorio, es posible calcular la Velocidad de Partícula Crítica Teórica a la cual la roca puede fallar por tensión. En base a esto, se determinó la Vibración Crítica para los sectores de Cuarzo y Brecha, resultando los valores de 823 mm/s y 401 mm/s respectivamente. Se sabe que como aproximación empírica, si bien estos niveles causan la formación de fracturas nuevas, las fracturas ya existentes pueden activarse, es decir extenderse, con niveles tan reducidos como ¼del nivel de vibración crítico. Por lo tanto en general, se recomienda que este nivel sea tomado como el límite aceptable cuando se ocupen los ábacos de diseño anteriormente descritos. Se pueden verificar las predicciones de daño estimadas según lo señalado, al ocupar la técnica de sísmica crosshole; midiendo en terreno la pérdida en calidad de macizo rocoso a través de cambios registrados en la Vp y amplitud de un pulso conocido en el macizo. La reducción en Vp se traduce en pérdida de competencia, la que a la vez puede interpretarse como un aumento en el fracturamiento volumétrico del macizo, o sencillamente daño. Conociendo los valores de Vibración Crítica mencionados arriba y aplicando el metodología de crosshole, se puede decir que: • Como caso contrario se observa el hecho que para el sector de la Brecha, al someter al macizo rocoso a

una vibración con velocidad de partícula máxima de 101 mm/s (a una distancia aproximada de 35m atrás de la carga explosiva más cercana), equivalente a ¼PPVc determinado para este sector, no se registró un deterioro en la calidad del macizo, representado por la disminución de su Vp pre y pos tronadura, ya que dichas velocidades son prácticamente idénticas. Se debe tomar en cuenta, en este caso, la existencia de un Pre Corte, el cual se estableció era capaz de filtrar las vibraciones que lo atravesaban en un 48%. • Un tercer caso, también en el Sector Brecha, correspondió a una medición cercana a una tronadura de

producción (D-7530) y donde se registró una vibración máxima de 752 mm/s (prácticamente el doble de la Velocidad Crítica de 401 mm/s para este Sector), se verificó como consecuencia de esto, un deterioro de la calidad del macizo en un 29%, caracterizado por la diferencia de la Velocidad de Onda-P (Vp), pre y pos tronadura. • Queda demostrado con estos resultados, la gran aplicabilidad que tiene la técnica sísmica de Crosshole

para evaluar los cambios que experimenta el macizo rocoso a diferentes distancias de cada tipo y diseño de tronadura. Especial mención merece su aplicación para evaluar la eficiencia de un pre corte en términos de su capacidad para filtrar las vibraciones. Un trabajo más específico con esta técnica, permitiría correlacionar los diferentes niveles de vibración con porcentaje de daño al macizo, para cada dominio geomecánico en forma específica, definiendo en consecuencia un criterio de daño para cada sector. Su empleo repetitivo y periódico en un mismo punto de control puede proveer además un análisis 2°Jornadas de la Asociación de Ingenieros Eplosivistas de Chile (ASIEX)

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del comportamiento y deterioro del macizo como función del tiempo por acción de la excavación y la distribución de esfuerzos en el talud. Finalmente, su uso repetitivo puede proveer de una base de datos que permite aumentar la confianza en los modelos teóricos de daño como son los que manejan el concepto de PPVc y ¼PPVc.

REFERENCIAS Devine, J.F et al.., 1966, “Effect of Charge Weight on Vibration Levels from Quarry Blasting”, U.S.B.M., RI. 6774, 1966. Holmberg, R., and Persson, P., 1979. “Design of Tunnel Perimeter Blasthole Patterns to Prevent Rock Damage”, Proceedings, Tunnelling ‘79, London, March 12-16, Ed., Jones, M.J., Institution of Mining and Metallurgy, London, UK. Adamson, W.R., 1992. “Application of the Crosshole Seismic Technique to the Quantitative Assessment of Insitu Rock Structure”, PhD Thesis, University of Queensland, Julius Kruttschnitt Mineral Research Centre, Brisbane, Australia. Mckenzie C.K., Scherpenisse C.R., J. Arriagada, & J.P. Jones, “Application of Computer Assisted Modelling to Final Wall Blast Design”, EXPLO ‘95 AusIMM/ISEE Technical Paper, Brisbane Australia, September 1995. Adamson, W.R., Scherpenisse, C.R., and Díaz, J.C., 1996. “Determinación de Modelos de Velocidad de Partículas en Tronaduras de Mina Los Bronces”, Final Report to CMD, Signet Ingeniería, March, 1996. Adamson, W.R., & Scherpenisse, C.R., 1997. “Monitoreo y Modelamiento de Vibraciones en Mina Subterránea y Cielo Abierto, para Diagnósticos Operacionales de los Diseños de Tronadura en Minera Michilla ”, Final Report to Minera Michilla, ASP Blastronics S.A, May, 1997.


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Modelamiento de Vibraciones en el Campo Cercano Taco

Columna Explosiva

PPV

Ro H dh h

Donde : K, " , $ son propiedades de la roca

N

PPV = K ( (

" "

[I

H

]

dh

"

$ / 2" "

0

2 ] 2 [ R 0 tanN - h) 0 + (R

Figura 1

Ajuste Modelo DEVINE : Sector BRECHA-1 Tronaduras Nº 7511 & 7530 1000

Modelo Original

-2.28

800

V = 262 * (d / / W)

600

Model Ajustado

-2.28

V = 408 * (d / / W)

400 200

0 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

1/2

Distancia Escalar [ d / W^ ] Datos de Terreno

Modelo Original

Modelo Ajustado

Figura 2


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ABACO DE DISEÑO; Parametrizado en Carga Explosiva Sector : BRECHA 1 1200 1000

100 Kg

800

200 Kg

600

300 Kg 400 Kg

400

500 Kg

200 600 Kg

0 15

20

25

30

35

40

45

Distancia [m]

Figura 3

ABACO DE DISEÑO ; Parametrizado por Vibración Permisible Sector : BRECHA 1 1600

1200 PPV=100mm/s PPV=200mm/s

800

PPV=300mm/s 400

PPV=400mm/s

0 15

20

25

30

35

Distancia [m]

40

45

Figura 4


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TECNICA

SISMICA CROSSHOLE

MONITOR BMX PRE-CORTE

h

Macizo Rocoso Examinado

Geófono

Fuente Sísmica d

Figura 5

VARIACION EN AMPLITUD Y TIEMPO DE ARRIVO DEL PULSO SISMICO PRE Y POS TRONADURA PEAK PARTICLE VELOCITY [mm/s] 8 6

SIGNET INGENIERIA MINEROS

PROYECTOS Archivo : PRESQMN1 (25-Oct-95 )1 9 9 5

Max: 6.26 [mm/s]

4 2 0 -2 -4 -6 -8

0

5

Tiempo [ms]10

15

PEAK PARTICLE VELOCITY Archivo : POSSQMN1 (25-Oct-95) [mm/s] 8 Max: 4.29 [mm/s] 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8

0

5

Tiempo [ms] 10

15

Figura 6


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CAMBIOS AL MACIZO ROCOSO, SECTOR BRECHA-1 EVALUACION SISMICA DE CROSS-HOLE Através del Pre-Corte D-7509

120

Vp=3367 m/s (100%)

110

Vp=2977 m/s (88%)

100 90 80 70 60 50

Da=36%

40

Da=18.7%

30 20 10 0

Before Vp (Seismic-Vel.)

After % Seismic Amp. G2/G1 Figura 7

CAMBIOS AL MACIZO ROCOSO, SECTOR BRECHA-1 EVALUACION SISMICA DE CROSS-HOLE 500 450 400

Atras del PreCorte D-7509. Tronadura de Producción D-7511

Vp=2413 m/s (100%)

Vp=2384 m/s (99%)

125

100

350 300

75

250 200

PPV=101 mm/s (25% de PPVc)

150 100

50

25

50 0

Before

Vibration Vp

After Blast Vibration

0

Figura 8


Página 14

CAMBIOS AL MACIZO ROCOSO, SECTOR BRECHA-1 EVALUACION SISMICA DE CROSS-HOLE Production Blast D-7530 (15m)

1000 900

Vp=3972 m/s (100%)

125

PPVc=752 mm/s (188 % de PPVc)

800

100

Vp=2836 m/s (71.4%)

700 600

75

500 400

50

300 200

25

100 0

Before

Vp

Vibration

Blast Vibration

0

After

Figura 9

AJUSTE DATOS DE VIBRACION, ANTES Y DESPUES DE PRE-CORTE 400

Modelo Sur-Este, Geof-2 & Geof-1

350

DIFERENCIAS EN AMPLITUD DE VIBRACION POR EFECTO DEL FILTRO DEL PRECORTE

300 250 200 150 100 50 0 1.0

1.5

: Datos de Terreno

2.0

2.5

Distancia Escalar [d / W 1/2 ] : Mejor Ajuste G2

3.0

3.5

: Mejor Ajuste G1

Figura 10


Página 15

Daño por Voladura en Pit Final_ASIEX-2000

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