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Enero del 2016
UNIDAD III: TÚNELES.
Tema Nº 8 – LA EXCAVACION DE TÚNELES CON PERFORACIÓN Y VOLADURA.
LA EXCAVACION DE TÚNELES CON PERFORACIÓN Y VOLADURA PROPOSITO PROPOSIT O DE CLASE: CLASE :
Analizar el método convencional de excavación de túneles con perforación perforación y voladura.
LA EXCAVACION DE TÚNELES CON PERFORACIÓN Y VOLADURA
INTRODUCCIÓN Durante muchos años ha sido el método más empleado para excavar túneles en roca de dureza media o alta, hasta el punto de que se conoció también como Método Convencional de Excavación de Avance de Túneles. La excavación se hace en base a explosivos, su uso adecuado, en cuanto a calidad, cantidad y manejo es muy importante para el éxito de la voladura y seguridad del personal, generalmente se usa dinamita.
LA EXCAVACION DE TÚNELES CON PERFORACIÓN Y VOLADURA
INTRODUCCIÓN La excavación de túneles por métodos mineros, tiene un conjunto de maneras de efectuar la excavación, en dependencia de las propiedades de las rocas a franquearse y de las dimensiones de los túneles. Cada uno de los métodos mineros, se fundamentan en la manera de arrancar la roca por sectores en la galería, y colocación inmediata de sostenimiento temporal. Así mismo por partes se construye el revestimiento de hormigón. ho rmigón.
SISTEMAS DE AVANCE CÍCLICO MECANIZADO CON PERFORACIÓN Y VOLADURA
EFECTO DE LA EXCAVACIÓN EN EL CAMPO DE TENSIONES
Mientras no se altere la continuidad de la masa rocosa, esta se mantendrá en equilibrio estático, debido al estado de confinamiento natural en que se encuentra.
EFECTO DE LA EXCAVACIÓN EN EL CAMPO DE TENSIONES
Al practicarse una excavación, se altera el equilibrio preexistente Y las tensiones de campo son obligadas a Redistribuirse al rededor de la excavación, tal como se muestra en la figura.
CAUSAS DEL FRACTURAMIENTO Y LA DEFORMACIÓN:
- Perforación y Voladura (Efecto rompedor) - Cargas gravitacionales (Peso de la roca) - Filtración de agua (Lavado del relleno de las aberturas)
ESTABILIDAD EST ABILIDAD DE UN TUNEL El concepto de estabilidad en un túnel implica que la excavación tiene que preservar su forma, dimensiones y permanecer durante un periodo de tiempo definido en condiciones de plena operatividad. Se considera entonces que la excavación es estable cuando, durante su uso, su periferia (con o sin sostenimiento) está sujeta a menores desplazamientos que los permitidos por motivos naturales.
El significado de inestabilidad está por tanto íntimamente relacionado con el uso de la excavación, de tal manera que en excavaciones que van de tener una corta vida (como algunos frentes de explotación en minería) no es trascendente que exista una completa estabilidad después de un período corto de duración. Pero en una excavación para una central hidroeléctrica o un túnel carretero, incluso una pequeña inestabilidad es muy importante.
Tipos de rotura en diferentes macizos rocosos bajo diferentes niveles de tensión. Hoek et al. (1995)
ALTOS NIVELES DE TENSIÓN
En esta imagen se observa de color rojo Inestabilidad de roca color azul Altos niveles de tensión y color amarillo se muestra caídas de rocas.
Clasificación del macizo rocoso
Clasificación del macizo rocoso
Clasificación del macizo rocoso
Clasificación del macizo rocoso
Clasificación de rocas para su excavabilidad (Franklin. 1974).
METODOS DE EXCAVACION MEDIANTE PERFORACION Y VOLADURA Perforación
Carga de Explosivos
Voladura
Topografía
Ventilación
Sostenimiento
Saneo
Carga
CICLO DE EXCAVACION TRAZADO DEL DIAGRAMA DE DISPAROS
TRAZADO DEL DIAGRAMA DE UN NUEVO DISPARO
INSTALACION DEL EQUIPO DE PERFORACION
COLOCACION DE LINEAS GRADIENTES Y ALINEAMIENTO
PERFORACION CARGA DE EXPLOSIVOS DISPAR DISP ARO OY VENTILACION
AVANCE DEL EQUIPO DE LIMPIEZA AL FRENTE Y ELIMINACION DE ESCOMBROS
PERFILADO DE LA SECCION Y SOSTENIMIENTO OPCIONAL
SISTEMA DE AVANCE CON PERFORACION Y VOLADURA VOLADURA Voladura y Es el sistema clásico, que comprende La Perforación – Voladura
Limpieza de escombros, obteniéndose con un trabajo cíclico el avance del frente o frontón de ataque. La velocidad de avance estará relacionado con las características de oposición que ofrezca el Macizo Rocoso, la implementación y acondicionamiento de los equipos que se emplean, la destreza y experiencia de la cuadrilla de trabajadores, y, por último, las condiciones de seguridad o instalaciones que se faciliten para el logro del avance esperado. El nivel tecnológico actual ha permitido conseguir avances espectaculares, como producto de ajustes o condicionamiento de los equipos e instalaciones, pero más bien la calidad del producto terminado DEPEN DEPENDE DE FUNDAMENTALMENTE FUNDAMENTALMENTE DE LA EXPERIENCIA EXPE RIENCIA DE LA CUADRILLA.
METODOS DE EXCAVACION MEDIANTE PERFORACION Y VOLADURA
4 3
9
1 5
5 2
1
B
3
1
B
B
B
2
3
7
21
1
3
1 3
4
4
4
TAMAÑO DE EL CORTE
ESQUEMA DE DISPARO O MALLA DE PERFORACION FRENTE COMPLETO
PERFORACION Y VOLADURA
Perforación y voladura forman un conjunto.
El hueco perforado correctamente no sirve de nada, si en la fase de voladura este se carga con explosivos de potencia y cantidad equivocadas.
Lo mismo ocurre cuando la carga del explosivo es adecuada pero el taladro en su profundidad, paralelismo y densidad no es el correcto.
METODOLOGÍA DE CONSTRUCCIÓN AFRONTAMIENTO AFRONT AMIENTO DE D E TUNEL El afrontamiento se realiza en la entrada del túnel mediante métodos de excavación en superficie considerando una secuencia de arriba hacia abajo lo que permitirá ir dejando los diferentes niveles sostenidos en lo referente al talud, utilizando anclajes (marchavantes) y concreto rociado (shotcrete) u otros elementos de protección y sostenimiento sostenimiento necesarios.
Metodología de Construcción
METODOLOGÍA DE CONSTRUCCIÓN Se colocara los elementos de sostenimiento como pernos de anclaje, shotcrete con fibra de acero, marchavantes inyectados de 3 A 6 m de longitud los cuales serán colocados en la bóveda lo que permitirá formar un escudo de protección en forma de abanico;
Metodología de Construcción
Metodología de Construcción
METODOLOGÍA DE CONSTRUCCIÓN Como sostenimiento en la parte inicial del túnel se empleara marcos metálicos de perfil industrial tipo “H” 4” x 4” en plancha de 8 mm. en todo el perímetro perímetro de la sección para contrarrestar los esfuerzos laterales y verticales. Este proceso de ejecución se seguirá hasta conseguir el contacto con la roca solida de acuerdo a la estimación geotécnica
Metodología de Construcción
METODOLOGÍA DE CONSTRUCCIÓN EXCAVACIONES
FORMAS
TAMAÑOS
ORIENTACIONES
FUNCIONES ESPECIFICAS
TAJEOS
ABERTURAS DE ACCESO Y SERVICIOS A TAJEOS
ABERTURAS DE ACCESO Y SERVICIOS PERMANENTES
VIDA CONDICIO CONDICIONADA NADA A LA EXTRACCION ACTIVA DEL MINERAL
VIDA LIMITADA A LA DURACION DEL MINADO (TEMPORALES)
VIDA COMPARABLE O SUPERIOR A LA VIDA DE LA MINA
INCREMENTAN INCREMENT AN SU TAMAÑO
EJEMPLOS: CRUCEROS DE ACCESO CHIMENEAS DE ACCESO ECHADEROS DE MINERAL VENTANAS VENT ANAS DE CARGUIO
EJEMPLOS: GALERIAS DE NIVEL RAMPAS PIQUES DUCTOS DE VENTILACION
Túneles principales
EXCAV EXCA VACIÓN: Ciclo de Minado del túnel El tipo de excavación que se aplica es por el método de perforación perforación y voladura. voladura. Siendo su ciclo el siguiente: Marcación topográfica Perforación. Carga y voladura Ventilación Limpieza de escombros. Perfilado de la sección. (desquinche) Sostenimiento Sostenimiento dependiendo del tipo de roca.
• • • • • • •
EXCAV EXCA VACIÓN: Ciclo de Minado del túnel MARCACION TOPOGRAFICA La marcación topográfica será realizada para cada voladura lo que permitirá tener un correcto alineamiento y control de la pendiente del túnel, específicamente en lo referente a la pendiente teniendo un especial cuidado en la construcción de la canaleta de drenaje.
EXCAV EXCA VACIÓN: Ciclo de Minado del túnel PERFORACIÓN La perforación se realiza en caso de ser manual empleando martillos perforadores manuales y en caso e ser mecanizado con jumbos de dos o tres brazos brazos De acuerdo al tipo de roca las longitudes de perforación irán variando de acuerdo con lo indicado en las plantillas de voladura.
EXCAV EXCA VACIÓN: Ciclo de Minado del túnel VOLADURA CONVENCIONAL EN LA CORONA
VOLADURA CONTROLADA CONTRO LADA EN LA CORONA
1 Ms 1 Ms
1 Ms
1 Ms 1 Ms 1 Ms 1 Ms
VOLADURA CONVENCIONAL Sección Usual sin voladura controlada
Sección de Diseño
VOLADURA CONTROLADA
DISCO : INSTRUME INSTRUMENTO NTO PARA MEDIR LOS PERFIL PERFILES ES PERIMÉ PERIMÉTRICOS TRICOS EN CADA SECCIÓN, SIGUIENDO EL EJE DEL TÚNEL
CARGA Y VOLADURA.El explosivo a emplear en la excavación del túnel será de acuerdo a las características de roca a encontrar (según plantilla de cálculo). El método de voladura que se emplea puede ser de precorte y la detonación por tiempos, para lo cual se empleara retardadores antiestáticos no eléctricos en las series y tiempos marcados en el diagrama de voladura. Una nueva voladura solo se ejecutara una vez que se haya concluido con todo el proceso de sostenimiento de la voladura anterior esto con el fin de llevar la excavación del túnel en forma segura y estable.
EXCAVACIÓN
EXCAVACIÓN
