Universidad Privada del Norte acultad de ingenieria Curso: peroracion y voladura docente: Ing !rmando "o#or$ue% Integrantes: Cipriano c#udan& raul #ernande% gutierre%& maycol #olguin c#om'a& claudia llanos c#unge& lu% llovera !lcantara& (#on
Luf [Dirección de la compañía]
1. INTRODUCCION La peroración y voladura es una t)cnica aplica'le a la e*tracción de roca en terrenos competentes& donde los medios mec+nicos no son aplica'les de una manera renta'le !sí& partiendo de esta de,nición& este m)todo es aplica'le a cual$uier m)todo de e*plotación& 'ien en minería& 'ien en o'ra civil& donde sea necesario un movimiento de tierras La t)cnica de peroración y voladura se 'asa en la e(ecución de peroraciones en la roca& donde posteriormente se colocar+n e*plosivos $ue& mediante su detonación& transmiten la energía necesaria para la ragmentación del maci%o rocoso a e*plotar -n el siguiente inorme recalcaremos la importancia de un tema muy importante relacionado con el $ue'rantamiento de la masa rocosa: la mec+nica de rotura de rocas& el cual a'arca las dierentes ases del proceso de ragmentación y los actores $ue in.uyen en dic#o mecanismo -n conclusión& es un tema imprescindi'le para poder reali%ar una 'uena la'or minera teniendo en cuenta las distintas condiciones $ue se presenten en el tra'a(o en campo
2. OBJETIVOS Demostrar el proceso de rotura de roca
-(empli,car la ase de rotura de c#o$ue de un taladro con cara li're -*plicar so're mecanismos de rutura
3. MECNIC! DE ROTUR! DE ROC!S ! /roceso de racturamiento La ragmentación de rocas por voladura comprende a la acción de un e*plosivo y a la consecuente respuesta de la masa de roca circundante& involucrando actores de tiempo& energía termodin+mica& ondas de presión& mec+nica de rocas y otros& en un r+pido y comple(o mecanismo de interacción -ste mecanismo a0n no est+ plenamente de,nido& e*istiendo varias teorías $ue tratan de e*plicarlo entre las $ue mencionamos a:
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1eoría de re.e*ión 2ondas de tensión re.e(adas en una cara li're3 1eoría de e*pansión de gases 1eoría de ruptura .e*ural 2por e*pansión de gases3 1eoría de tor$ue 2torsión3 o de ci%allamiento 1eoría de crateri%ación 1eoría de energía de los rentes de onda de compresión y tensión 1eoría de li'eración s0'ita de cargas 1eoría de nucleación de racturas en allas y discontinuidades
-stas teorías se 'asan en criterios so're distri'ución de energía& acción de uer%as de compresión4tensión& re.e*ión de ondas de c#o$ue en la cara li're& eectos de corte y ci%allamiento por movimiento torsional entre taladros& presión de gases s0'itamente aplicados so're la roca y li'eración de cargas& ruptura de material rígido por .e*ión& integración o nucleación de microracturas en ,suras y allas& colisión de ragmentos en
el aire y otros& sustentados 'as+ndose en especulaciones& investigaciones en la'oratorios especiali%ados y campos de prue'as& modelos ísicos y matem+ticos& prue'as e*perimentales y de producción controladas por otograía de alta velocidad y monitoreo sísmico& prue'as con cargas su'acu+ticas y otros !lgunas teorías se comprue'an en ciertas condiciones de tra'a(o mientras $ue en otras condiciones no responden& por lo $ue a0n no se consideran concluyentes 5na e*plicación sencilla& com0nmente aceptada& $ue resume varios de los conceptos considerados en estas teorías& estima $ue el proceso ocurre en varias etapas o ases $ue se desarrollan casi simult+neamente en un tiempo e*tremadamente corto& de pocos milisegundos& durante el cual ocurre la completa detonación de una carga con,nada& comprendiendo desde el inicio de la ragmentación #asta el total despla%amiento del material volado -stas etapas son: a Detonación del e*plosivo y generación de la onda de c#o$ue ' 1ranserencia de la onda de c#o$ue a la masa de la roca iniciando su agrietamiento c 6eneración y e*pansión de gases a alta presión y temperatura $ue provocan el racturamiento y movimiento de la roca d Despla%amiento de la masa de roca triturada para ormar la pila de escom'ros o detritos
" Descripción del proceso
Inmediatamente despu)s de la detonación& el eecto de impacto de la onda de c#o$ue y de los gases en r+pida e*pansión so're la pared del taladro& se trans,ere a la roca circundante& diundi)ndose a trav)s de ella en orma de ondas o uer%as de compresión& provoc+ndole sólo deormación el+stica& ya $ue las rocas son muy resistentes a la compresión !l llegar estas ondas a la cara li're en el rente de voladura causan esuer%os de tensión en la masa de roca& entre la cara li're y el taladro 7i la resistencia a tensión de la roca es e*cedida& )sta se rompe en el +rea de la línea de menos resistencia 2'urden3& en este caso las ondas re.e(adas son ondas de tensión $ue retornan al punto de origen creando ,suras y grietas de tensión a partir de los puntos y planos de de'ilidad naturales e*istentes& agriet+ndola proundamente 2eecto de cra$uelación3 Casi simult+neamente& el volumen de gases li'erados y en e*pansión penetra en las grietas iniciales ampli+ndolas por acción de cuña y creando otras nuevas& con lo $ue se produce la ragmentación eectiva de la roca 7i la distancia entre el taladro y la cara li're est+ correctamente calculada la roca entre am'os puntos ceder+& luego los gases remanentes despla%an r+pidamente la masa de material triturado
#acia
adelante&
#asta
perder
su
uer%a
por
enriamiento y por aumento de volumen de la cavidad ormada en la roca& momento en $ue los ragmentos o detritos caen y se acumulan para ormar la pila de escom'ros -n esta etapa se produce ragmentación adicional por el impacto de los tro%os de roca en el aire La reacción del e*plosivo en el taladro es muy r+pida y su tra'a(o eectivo se considera completado cuando el volumen de la masa se #a e*pandido a 89 veces el volumen original lo $ue re$uiere apro*imadamente a 89 milisegundos ;ormalmente el tra'a(o de ragmentación es m+s e,ciente en las rocas compactas y #omog)neas $ue en las naturalmente muy ,suradas& ya $ue en ellas los gases tender+n a escapar por las ,suras disminuyendo su energía 0til
1eóricamente la detonación tiene un eecto de e*pansión es)rica pero como normalmente los e*plosivos se cargan en taladros o #uecos cilíndricos& la detonación tiene e*pansión cilíndrica donde& como consecuencia de la dilatación del taladro en un entorno rígido& se crea un proceso de <,suramiento radial=& $ue da lugar a la ormación de
"a
rot#ra
de
ro$as
re%#iere
$ondi$iones
&#nda'entales $o'o( 8 Con,namiento del e*plosivo en el taladro /ara lograr el me(or acoplamiento con la pared interior $ue permita transerir la onda de c#o$ue a la roca -*plosivo suelto& presencia de vacíos o desacoplamiento disminuyen enormemente este eecto > Cara li're -s indispensa'le para la ormación y retorno de las
ondas
de
tensión
re.e(adas
$ue
provocan
la
ragmentación 7i la cara li're es inadecuada la voladura ser+ de,ciente y si no #ay cara li're las ondas de compresión
via(ar+n
li'remente
sin
re.e(arse&
diundi)ndose a la distancia sólo como ondas sísmicas ? Distancia del taladro a la cara li're 1am'i)n denominada línea de menor resistencia o <'urden= De'e ser adecuada para cada di+metro de taladro 7i es muy larga la re.e*ión de ondas ser+ mínima& e incluso nula y la ragmentación se limitar+ a la 'oca o collar del taladro como crateri%ación 7i estas condiciones son adecuadas& el empu(e de los gases so're la masa de roca en trituración provocar+ adem+s la ormación de
cuando
la
roca
llega
a
su
límite
de
deormación el+stica y a la deormación conve*a de la cara li're& donde se orman grietas de plegamiento& de las $ue nacen los planos de rotura #ori%ontales mencionados -ste proceso se denomina rotura <.e*ural=
-n el momento de la .e*ión de la cara li're se produce adem+s cierta proporción de rotura por descostre -l material triturado y proyectado se acumula ormando la pila de escom'ros o detritos& $ue se e*tiende al pie de la nueva cara li're& en una distancia mayor $ue la del 'urden original& denominada despla%amiento o spelling& de'i)ndose considerar $ue el volumen del material roto es mayor $ue el $ue termina in situ& lo $ue se denomina
-ste
aspecto
es
importante
para
calcular el volumen de roca a transportar con los e$uipos de acarreo y se estima 'as+ndose en el <actor de espon(amiento= de los dierentes tipos de rocas y a las dimensiones del corte eectuado con la voladura @ Aisuramiento cilíndrico radial 5na carga e*plosiva puntual 2relación longitudB di+metro m+*imo: B83& es decir no mayor a veces el e$uivalente del di+metro del taladro& produce generalmente una e*cavación en orma de copa o de cr+ter de limitada proundidad& mientras $ue un taladro convencional 2largo mayor de di+metros3 tiene e*pansión cilíndrica ra dial en toda su longitud 1eniendo en cuenta $ue la presión de gases en la detonación va entre E'ar a >F E'ar alcan%ando temperaturas entre 8 99GC 2de ? 999 a F 999GA3& su eecto so're la roca circundante a partir del e(e del taladro produce teóricamente los siguientes grados de destrucción: 4 ! la distancia de un di+metro& pulveri%ación 4 ! la distancia de 8 #asta @ o di+metros& ,suras cada ve% m+s d)'iles y a'iertas correspondientes a la %ona de ,suramiento radial& acompañadas de ragmentación menuda y media a cada ve% m+s gruesa
4
H+s all+ de los di+metros es la %ona de deormación el+stica& donde las vi'raciones por
4
impacto se transorman en ondas sísmicas -sta distri'ución de grados de destrucción y alcance m+*imo del proceso de la detonación es importante para calcular la distancia entre los taladros de una voladura 7i es adecuada #a'r+ 'uena ragmentación por interacción entre ellos si es muy larga sólo producir+ crateri%ación en la 'oca& de(ando ragmentos so'redimensionados entre ellos& o lo $ue es peor& los taladros solamente soplar+n los gases sin producir rotura entre ellos
7i el ce'o iniciador est+ u'icado al ondo del taladro como es usual& la e*pansión no ser+ cilíndrica sino $ue toma la orma de una gota& lo $ue complica la interpretación y el gra,cado del proceso -stos conceptos& de rotura de roca se aplican a todo tipo de taladro en super,cie y su'suelo 1am'i)n de'e tenerse en cuenta las condiciones geológicas circundantes para inerir los resultados !sí por e(emplo las diaclasas o ,suras de otro tipo $ue sean paralelas al e(e del taladro aectar+n
a
la
ormación
de
las
,suras
radiales
intercept+ndolas por otro lado las de tipo transversal permitir+n la uga de gases disminuyendo la energía e incluso aectando a otros taladros cercanos La interpretación gr+,ca del proceso de ragmentación se complica teniendo en cuenta la presencia de sistemas de ,suras principales y secundarias: paralelos& transversales y diagonales respecto al e(e del taladro
).
CONC"USIONES
-*plicamos el proceso $ue conlleva el proceso de rotura de
roca Hostramos mediante im+genes la ase de rotura de un taladro
con cara li're 7e demostró mediante im+genes el mecanismo de rotura radial de la roca
*. BIB"IO+R!,I!
#ttp:BBe*sanetBJp4contentBpu'licacionBmanual4de4voladurapd r n aol aJ . ,Cas t i l l aJ .&Her r er aJ .2013 .Per f or ac i ónyv ol adur ader oc asenmi ner í a. Be Un i v er s i dadPol i t éc ni c adeMadr i d.
