Italo Farge Carlos R. Scherpenisse
Conferencia de Tuneles - Lima 23&24 Oct. 2009 TUNELES - 2009
GEoBLAST
Sistema de Gestión de Calidad en la Voladura Cuantificar los actuales estándares de las Voladuras de Avance Horizontal, entender el impacto de cada una de las variables del diseño y su relación con el resultados final. Herramientas de Diseño Básico
Compromiso Global
Evaluación y Mejoras
Asignación de Recursos
Voladura
TUNELES - 2009
Calidad en la Implementación de los Diseños
Auditoría Técnica
GEoBLAST
Introducción Realizar una AUDITORIA TÉCNICA orientada a Cuantificar los actuales estándares de las Voladuras de Avance Horizontal, entender el impacto de cada una de las variables del diseño y su relación con el resultados final. Medir la Calidad de la Perforación (desviación). Proceso de Carguío y Monitoreo de la Velocidad de Detonación del Explosivo. Monitoreo de Vibraciones y Eficiencia de Detonación del Disparo. Daño y Calidad de los Contornos de la Labor. Fragmentación. Rendimiento y Avance por Disparo. TUNELES - 2009
GEoBLAST
Monitorear el Rendimiento de la Voladura “El Rendimiento o Resultado está Controlado por la Implementación” Calidad de la Perforación El uso y Rendimiento del Explosivo El uso y Rendimiento de los Retardos Vibración (Cercana y Lejana) Fragmentación Desplazamiento Esponjamiento Daño y sobre rotura (Backbreak) TUNELES - 2009
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Aplicar Principios de Ingeniería en Voladura Implica: Definir objetivos y restricciones de las Voladura Considerar la utilización de Voladuras diferentes para rocas de distinta dureza. Documentar condiciones, diseños y rendimiento Monitorear rendimiento de la Voladura Cuantificar resultados de la Voladura Identificar mecanismos que generan bajos rendimientos Realizar pruebas de diseños alternativos y análisis Implementar diseños modificados Continuar con un mejoramiento continuo
TUNELES - 2009
GEoBLAST
Calidad de la Perforación Error de empate y desviación Pre - DISPARO Xc12-Z22E / 4.0mx3.5m, 2.3m, 41mm (+3 x 3") 0,79 0,69 11 11 0,71 11 11
1,14
8
11
0,99
8
8
11
0,84 0,79
11
8
3
4
8
4
11
0,88
11
0,79
8
1
8
2
11 3
3
10
1
2
6
6
4
10
4 3
10
TUNELES - 2009
7
7
7
7
10
GEoBLAST
Calidad de la Perforación Error de empate y desviación Pos - DISPARO Xc12-Z22E / 4.0mx3.5m, 2.3m, 41mm (+3 x 3") 0,57 0,77
0,57 0,59 0,81
0,81
Panza
0,74
Sobrerotura 0,72 0,77 0,15
0,20
0,50
TUNELES - 2009
GEoBLAST
Calidad de la Perforación Error de empate y desviación Pre/Pos - DISPARO Xc12-Z22E / 4.0mx3.5m, 2.3m, 41mm (+3 x 3") 2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
-2.0 -2.5
-2.0
-1.5
-1.0
Collar Perforación
TUNELES - 2009
-0.5
0.0
0.5
1.0
Fondo Perforación
1.5
2.0
2.5
Desviación
GEoBLAST
Calidad de la Perforación Error de empate y desviación Pre - DISPARO Rampa-19632-1 / 3.5mx3.5m, 2.5m, 41mm (+ 3 x 41mm) 0,51 11 0,49 11 0,44 11 11 7 0,55 7 7 0,51 11 9 7
7
0,51
9
4
0,60
4
9
3 0,58
7
7
9
9
1
2
3
3 1 8
5
0,48
2
8
5
4
4 3
13
TUNELES - 2009
12
12
12
8
6
6
6
8
12
13
GEoBLAST
Calidad de la Perforación Error de empate y desviación Pos - DISPARO Rampa-19632-1 / 3.5mx3.5m, 2.5m, 41mm (+ 3 x 41mm) 0,61
0,88
0,86
0,71 0,52 0,53 0,56 0,10 0,84
0,05 0,10
0,23
0,30 0,25
TUNELES - 2009
0,08
GEoBLAST
Calidad de la Perforación Error de empate y desviación Pre/Pos - DISPARO Rampa-19632-1 / 3.5mx3.5m, 2.5m, 41mm (+ 3 x 41mm) 2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
-2.0 -2.5
-2.0
-1.5
-1.0
Collar Perforación
TUNELES - 2009
-0.5
0.0
0.5
1.0
Fondo Perforación
1.5
2.0
2.5
Desviación
GEoBLAST
Calidad de la Perforación
TABLA RESUMEN DESVIACIONES (% respecto de su longitud) Perforaciones Disparo
Z22E Xc-12 Z21W Xc-12 Z21E Xc-12 19632-1 19632-2
TUNELES - 2009
Contorno
Centrales
Promedio
Mínimo
Máximo
Promedio
Mínimo
Máximo
[%]
[%]
[%]
[%]
[%]
[%]
5,60
1,10
11,40
0,77
0,77
0,77
6,60
3,50
10,30
2,40
1,20
3,00
6,40
1,40
11,30
5,00
2,00
9,30
22,60
12,90
29,00
15,60
6,50
25,50
11,30
2,00
21,20
8,00
7,40
9,20
GEoBLAST
Monitoreo del Explosivo Explosivo ANFO con * = 0,90 (g/cc³) 5,0 4,0 3,0
VOD = 3470 (m/s) Ø Perf 41 mm y 1,8 m de Carga
2,0 1,0 0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
Tiempo (ms) 5,0
VOD = 3703 (m/s)
4,0
Ø Perf 45 mm y 3,2 m de Carga 3,0 2,0 1,0 0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
Tiempo (ms)
TUNELES - 2009
GEoBLAST
Monitoreo del Explosivo
TABLA COMPARATIVA VOD Long. Carga
VOD
(#)
(m)
(m/s)
1 2 3 1 2 3
1,6 2,2 2,1 3,4 3,5 4,0
3560 3470 3240 3495 3703 3740
Diámetro Prueba Medida (mm)
41
45
TUNELES - 2009
GEoBLAST
Monitoreo del Explosivo Pd = 250 C10 C -6
DExpC VODExp [MPa] 2
VOD, Anfo en 51 mm de Diámetro 4500
4000
3500
3000
s E1 s Emax
2500
=
2000 0,0
0,5
1,0
1,5
2
2
VOD1 VODmax 2,0
= 2,5
3000 3700
=
66%
3,0
3,5
Distancia desde el Punto de Iniciación (mm/s)
ANFO s/P (31/07)
TUNELES - 2009
ANFO s/P (02/08)
ANFO c/P (04/08)
GEoBLAST
Monitoreo y Análisis de Vibraciones 11
10
10
9
9
10
5
3
6
8
10
4
7
9
7
11
9
3
4
2
4
6 1
12
9
5
10
6
3
5
8
10
11
10
9
9
10
11
#1
TUNELES - 2009
10
3
8
11
#2
#3 #4
#5
#6
#7
#8
#9
#10
#11
#12
GEoBLAST
Monitoreo y Análisis de Vibraciones 10
10
5
10
3
10
6
5
10
10
10
8
7
9 5 4
1 4
5
4
6
7
8
6 3
2 7
12
11
5
3
5
6
7
8
11
9
9
9
9
11
#1 #2
TUNELES - 2009
#3
#4 #5 #6
#7
#8
#9
#10
#11
#12
GEoBLAST
Monitoreo de Vibraciones 100
Cargas del Arranque
Cargas Normales con ANFO
Cargas de Contorno desacopladas Piso
0
Medición de tiempos de detonación
Carga Normal de ANFO con retardo de corona
100 0
TUNELES - 2009
1000
2000
3000
4000 5000 TIEMPO [ms]
6000
7000
8000
GEoBLAST
Monitoreo de Vibraciones 4
5
Arranque DISPARO Xc12-Z22E / 41mm, 2.5m (+ 3 x 3")
5
1
2
4
4 1.3 m
0.55 m
1
2 0.5 m
1.07m
5 50
#1
5
4
1.6 m
#2
#5
#4
Serie Lp
0
-50 0
TUNELES - 2009
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
GEoBLAST
Monitoreo de Vibraciones 4
4
3 1.0m
Arranque DISPARO Rampa 19632-1 / 45mm, 2.5m (+ 3 x 41mm)
1.25m
2 0.32m 1
3
3 2
1 4
4
1.38m 3
200
#1
#2
Serie Lp
#4
#3
0
-200 0
TUNELES - 2009
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
GEoBLAST
Monitoreo de Vibraciones TABLA CON AVANCE POR DISPARO SEGUN RENDIMIENTO DEL ARRANQUE TABLA RESUMEN CON AVANCES POR DISPARO Disparo
Long. Perf. Teo
Long. Perf. Real
Desv. Tal Centrales
Desv. Tal Contorno
Tal con Restos
Avance Disparo
(#)
(m)
(m)
(%)
(%)
(#)
(%)
Z22E - Xc12
2,3
2,0
0,8 - 0,8
1,1 - 11,4
6
88,0%
Z21W - Xc12
3,8
3,5
1,2 - 3,0
3,5 - 10,3
7
74,0%
Z21E - Xc12
3,8
3,5
2,0 - 9,3
1,4 - 11,3
22
84,0%
19632 - 1
2,3
2,2
6,5 - 25,5
12,9 - 29,0
14
84,0%
19632 - 2
2,3
2,0
7,4 - 9,2
2,0 - 21,2
12
74,0%
TUNELES - 2009
GEoBLAST
Monitoreo de los Retardos Distribución Estadística Exactitud
Precisión
Tiempo Nominal TUNELES - 2009
Tiempo Promedio GEoBLAST
Monitoreo de los Retardos Disparos Monitoreados
T. Nom.
Estadística Retardos
(ms)
T. Real (ms)
T. Real (ms)
T. Real (ms)
T. Real (ms)
25
26,9
36,4
31,6
28,0
30,7
3,71
12,07%
22,90%
75
81,1
84,6
-
91,4
85,7
4,28
4,99%
14,27%
250
254,5
-
-
271,6
263,1
8,55
3,25%
5,22%
400
400,3
-
416,3
412,3
409,6
6,80
1,66%
2,41%
500
510,6
517,1
510,4
-
512,7
3,11
0,61%
2,54%
600
654,7
641,0
632,2
669,2
649,3
14,02
2,16%
8,21%
700
703,4
734,6
725,0
-
721,0
13,05
1,81%
3,00%
800
843,1
813,4
834,1
763,4
813,5
30,86
3,79%
1,69%
1000
1107,3
1064,0
1108,6
1072,0
1088,0
20,18
1,85%
8,80%
1200
1259,1
1201,8
1210,4
1231,4
1225,7
22,10
1,80%
2,14%
1400
1442,8
1398,4
1462,6
-
1434,6
26,84
1,87%
2,47%
1800
1780,0
1781,0
1763,8
1770,0
1773,7
7,15
0,40%
-1,46%
2300
2351,0
2274,2
2409,0
2396,4
2357,7
52,79
2,24%
2,51%
TUNELES - 2009
Promedio Desviación Precisión Exactitud
GEoBLAST
Software de Diseño y Análisis Perforación y Arranque pre-diseñadas
TUNELES - 2009
GEoBLAST
Software de Diseño y Análisis Secuencia de Detonación
TUNELES - 2009
GEoBLAST
Software de Diseño y Análisis Distribución de Energía
Caso Nominal Caso Real
TUNELES - 2009
GEoBLAST
Evaluación de Fragmentación Procesamiento Digital de Imagenes
TUNELES - 2009
GEoBLAST
Evaluación de Fragmentación Distrib. Granulometrica Disparos Xc12-Z22E, Xc12-Z21E (Sección 4,0 × 3,5) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1
10
100
1000
Tamaño de Partículas [mm] Xc12-Z22E
Ø Perf = 41 No. Taladros = 45 No. Taladros Vacíos = 3 PE (m/m³) = 3,8 FC (kg/m³) = 2,56 No. Taladros c/tacos = 6
TUNELES - 2009
Xc12-Z21E
Ø Perf = 45 No. Taladros = 45 No. Taladros Vacíos = 1 PE (m/m³) = 3,7 FC (kg/m³) = 3,18 No. Taladros c/tacos = 22
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Evaluación de Fragmentación Distrib. Granulometrica Disparos 19632-1 19632-2 (Sección 3,5 × 3,5 y Ø 41 mm) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1
10
100
1000
Tamaño de Partículas [mm] 19632-1
No. Taladros = 45 No. Taladros Vacíos = 2 PE (m/m³) = 4,1 FC (kg/m³) = 2,49 No. Taladros c/tacos = 12
TUNELES - 2009
19632-2
No. Taladros = 44 No. Taladros Vacíos = 3 PE (m/m³) = 3,7 FC (kg/m³) = 1,99 No. Taladros c/tacos = 14
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Contornos de Vibración y Daño
Carga de ANFO en Diámetro de 50mm
4*PPVc
0.7 m
1*PPVc
1.6 m
0.3 m 0.8 m
TUNELES - 2009
GEoBLAST
Contornos de Vibración y Daño Envolvente de Daño
Envolvente de Daño
Taladros Auxiliares Tal. de Contorno
1.6 m
1.6 m
Taladros del Arranque TUNELES - 2009
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Contornos de Vibración y Daño
Carga de ANFO en Diámetro de 45mm
4*PPVc
0.6 m
1*PPVc
1.3 m
0.2 m 0.7 m
TUNELES - 2009
GEoBLAST
Contornos de Vibración y Daño Envolvente de Daño
Envolvente de Daño
Taladros Auxiliares Tal. de Contorno
1.3 m
1.3 m
Taladros del Arranque TUNELES - 2009
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Conclusiones La técnica de análisis y procesamiento de imagenes PRE y POS Voladura permite analizar la “Calidad de la Perforación” Se puede medir y controlar la “Calidad y Prácticas de carguío del Explosivo”. El Monitoreo de Vibraciones producto de Voladuras, es una técnica que permite examinar en detalle el proceso y rendimiento general del diseño de la Voladura (Secuencia, Tiempos, Eficiencia de las Cargas, etc.) Obtener valores absolutos de los niveles de velocidad de partículas, y construir modelos de predicción de vibración, con los cuales se pueden evaluar diferentes configuraciones y distribuciones de cargas para minimizar el daño. Se puede Medir la Fragmentación y relacionar su resultados con el Diseño Real.
TUNELES - 2009
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Conclusiones En Voladuras de Desarrollo Horizontal, el Arranque es la parte más importante del diseño por lo que se debe procurar tener el mejor diseño posible y poner especial atención en su implementación práctica. NUNCA un arranque con baja eficiencia produce un buen avance por Disparo. Una baja eficiencia del ARRANQUE determina una menor eficiencia de todo el disparo, pues el resto de los taldros realiza fundamentalmente un papel de roura y desquinchar hacia la “Cara Libre” dejada por ésta. El diseño óptimo del Arranque pasa necesariamente por un proceso de experimentación práctica, con el fin de aumentar controladamente las dimensiones o distancias entre taladros (o menos taladros), para establecer la mejor cantidad de cargas y tiempos de iniciación para cada tipo de roca. TUNELES - 2009
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Conclusiones La única vía para una Gestión de Calidad en Voladura lo constituye una metodología de mejoramiento continuo, con compromiso y recursos dedicados a la caracterización, evaluación, análisis y documentación del proceso de Voladrua. En general, un diseño optimizado en términos de secuencia y eficiencia de las cargas explosivas, produce entre otros (con fuerte impacto económico): P Mínimo daño (sobre-excavación), P Menor costo en fortificación y menor riesgo para personas y P P P P
equipos, Ahorros significativos en la perforación, Optimización en el consumo de explosivo, Mejores avances por disparo, Mejores rendimiento en el carguío y transporte del material.
TUNELES - 2009
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Italo Farge Carlos R. Scherpenisse Email:
[email protected],
[email protected], WebSite: www.geoblast.cl (56) (2) 714 4200, Santiago -Chile.
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23 y 24 Octubre - 2009
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