08 Voladura de Rocas

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    26-Oct-2015

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<ul><li><p>Planeamiento del movimiento de tierras</p><p>Se denomina voladura a la accin de fracturar la ROCA mediante el empleo</p><p>de explosivos, sin embargo, tambin se emplea ese trmino como sinnimo</p><p>en las demoliciones con explosivos y en general, a todas aquellas acciones</p><p>en las que intervenga explosivo.</p><p>Inicialmente, se emple la polvora negra como material explosivo para</p><p>voladuras, posteriormente, a medida que se desarrollaba la industria qumica</p><p>se emple la nitroglicerina y el TNT (Trinitrotolueno), actualmente se</p><p>emplean como explosivos comerciales los hidrogeles, gomas, anfo, etc.</p><p>Para la realizacin de la voladura de roca en cantera o la voladura de banco,</p><p>se realiza un taladro denominado barreno en el que se introduce un</p><p>iniciador, que puede ser un detonador, mecha o cordn detonante, el</p><p>explosivo, todo ello se tapa mediante un tapn de arena o gravilla</p><p>denominado retacado.</p><p>Las voladuras de tuneles y galeras se realizan con la misma tcnica minera,</p><p>slo que variando la orientacin y disposicin de los barrenos.</p></li><li><p>Voladuras en obras Viales</p><p>En la construccin y mantenimiento de obras viales es frecuente el empleo de</p><p>explosivos, que se aplican tanto con mtodo: tradicionales como con otrosdenominados tpicamente viales.</p></li><li><p>1. METODOS TRADICIONALES</p><p> BLANQUEO CONVENCIONAL; EN Canteras para proveer piedra y ripio.</p><p> APERTURA DE TUNELES.</p><p> VOLADURA CONTROLADA.</p><p>Son tcnicas dirigidas especialmente al rompimiento de material</p><p>preferentemente menudo y homogneo, procurando menor efecto en el</p><p>entorno.</p></li><li><p>1.4. TALADROS USADOS.</p><p>Se emplean taladros de mediano a gran dimetro, en las dems</p><p>voladuras se trabaja con pequeos dimetros, entre 51 y 87 mm (2 y 3) normalmente taladros con perforadoras de oruga con martillo decabeza (trackdrills) y slo en contas operaciones mediante martillos de</p><p>mano, de 32 a 40 mm de dimetro. Estos equipos permiten mejor</p><p>adaptabilidad a los perfiles irregulares del terreno, mejor distribucin del</p><p>explosivo y menor nivel de vibracin, por lo tanto menos dao a la roca</p><p>remante.</p></li><li><p>1.5. SEGN LA RESISTENCIA DE LA ROCA</p><p>Se aplican explosivos encartuchados de los tipos Gelatina Especial, Exagel E;</p><p>Semexsa y Exadit 65, en dimetros de 22 hasta 64 mm (7/8 a 2 ), a columnacompleta, o los mismo como carga de fondo en columnas selectivas</p><p>completadas con Examon o Anfo, en este caso en dimetros de 65 a 125 mm (2</p><p> a 5)</p></li><li><p>Materiales Explosivos</p><p>Los materiales explosivos son compuestos o mezclas de</p><p>sustancias en estado solido, liquido o gaseoso, que por</p><p>medio de reaccin qumica de oxido reduccin, son capaces</p><p>de transformarse en un tiempo muy breve , del orden de una</p><p>fraccin de microsegundos, en productos gaseosos y</p><p>condensados , cuyo volumen inicial se convierte en una masa</p><p>gaseosa que llega a alcanzar muy altas temperaturas y en</p><p>consecuencia elevadas presiones.</p><p>La relacin de cambio de volumen final varia entre 1,000 y</p><p>10,000 veces el volumen inicial del espacio donde se alojo el</p><p>explosivo.</p></li><li><p>Procesos de reaccin</p><p>Combustin: Reaccin qumica capaz de desprender</p><p>calor, que presenta un tiempo de reaccin bastante</p><p>lento.</p><p>Deflagracin: es un proceso exotrmico, sinnimo de</p><p>combustin rpida, su velocidad de propagacin no</p><p>excede los 1000 m/s.</p><p>Detonacin: Es un proceso fsico - qumico</p><p>caracterizado por su gran velocidad de reaccin y por la</p><p>formacin de gran cantidad de productos gaseosos a</p><p>elevada temperatura. En esta reaccin se origina una</p><p>ONDA DE CHOQUE supersnica, su velocidad de</p><p>propagacin esta entre los 1000 a 5000 m/s.</p></li><li><p>Descripcin del proceso</p><p>Inmediatamente despus de la</p><p>detonacin, el efecto del impacto</p><p>de la onda de choque y de los</p><p>gases en rpida expansin sobre</p><p>la pared del taladro, se transfiere a</p><p>la roca circundante, en forma de</p><p>ondas o fuerza de compresin, al</p><p>llegar estas ondas a la cara libre</p><p>causan fuerzas de tensin en la</p><p>roca entre la cara libre y el taladro.</p><p>Si la resistencia a la tensin de la</p><p>roca es excedida esta se rompe en</p><p>el rea de la lnea de menos</p><p>resistencia (burden).</p></li><li><p>Explotacin de canteras a cielo abierto</p></li><li><p>Voladura de superficies</p><p>La voladura de roca en</p><p>superficie comprende los</p><p>trabajos de canteras, tajos</p><p>abiertos , obras de ingeniera</p><p>vial, zanjas, cortes a media</p><p>ladera. Los parmetros</p><p>controlables mas importantes</p><p>son:</p><p>Geometra: altura, ancho y</p><p>Largo del banco, talud de cara</p><p>libre.</p><p>De perforacin: Dimetro y</p><p>longitud del taladro, malla.</p><p>De carga: densidad, columna</p><p>explosiva, caractersticas</p><p>fisico-qumicas del explosivo.</p><p>De tiempo: tiempos de retardo</p><p>entre taladros, secuencia de</p><p>salida de los disparos.</p></li><li><p>Dimensiones de </p><p>voladura</p><p>Comprende el rea superficial</p><p>delimitada por el largo del</p><p>frente y el ancho o profundidad</p><p>de avance proyectados por la</p><p>altura del banco o de corte H.</p><p>LxAxH = Vol. total</p><p>Donde:</p><p>L : largo, en m</p><p>A : ancho, en m</p><p>H : altura, en m</p><p>Si se desea expresar en</p><p>toneladas de material in situ se</p><p>multiplica por la densidad</p><p>promedio de la roca.</p></li><li><p>Dimetro del taladro </p><p>Para obtener el dimetro optimo en la</p><p>practica, se consideran tres aspectos.</p><p> La disponibilidad y aplicabilidad del equipo de perforacin en el trabajo </p><p>proyectado.</p><p> Al altura de banco proyectada y la amplitud o envergadura de la </p><p>voladura.</p><p> La distancia limite de avance proyectada para el banco.</p><p>En la practica se puede expresar como:</p><p> = H/4</p><p> en pulgadasH en metros</p></li><li><p>Profundidad de taladro (L)</p><p>Es la suma de la altura del banco mas la</p><p>sobre perforacin necesaria por debajo</p><p>del nivel de la rasante del piso para</p><p>garantizar una buena rotura, para evitar</p><p>que queden lomos o resaltos, que</p><p>afecten al equipo de limpieza.</p><p>SP = 0.3 B</p><p>En la practica se puede expresar L como:</p><p>L = H + SP</p><p>Donde:</p><p>SP: sobre perforacin.</p><p>H : altura del banco en m</p><p>B : burden.Tipo de roca Sobre perforacin</p><p>Blanda o media De 10 11 </p><p>Dura muy dura 12 </p></li><li><p>Burden (B)</p><p>Es la distancia desde el pie o eje del taladro</p><p>a la cara libre perpendicular mas cercana.</p><p>Tambin es la distancia entre filas de</p><p>taladros en una voladura.</p><p>Depende bsicamente del dimetro del a</p><p>perforacin, de las propiedades de la roca,</p><p>altura de banco y las especificaciones del</p><p>explosivo a emplear. En la practica se puedeexpresar B como:</p><p>Con dinamita</p><p>En roca blanda B= 40 /1000</p><p>En roca muy dura B= 38 /1000</p><p>Con emulsin e hidrogel</p><p>En roca blanda B= 38 /1000</p><p>En roca muy dura B= 30 /1000</p><p>Con Anfo</p><p>En roca blanda B= 28 /1000</p><p>En roca muy dura B= 21 /1000</p></li><li><p>Espaciamiento (E)</p><p>Es la distancia entre taladros de una</p><p>misma fila que se disparan con el mismo</p><p>retardo o con retardos diferentes y</p><p>mayores en la misma fila.</p><p>E = (B.L)1/2</p><p>Para mallas rectangulares:</p><p>E = 1.3 a 1.5 B</p><p>Donde:</p><p>B : burden.</p></li><li><p>Distribucin de la carga </p><p>explosiva </p><p>Carga de fondo (CF)Es la carga explosiva de mayor</p><p>densidad y potencia requerida al fondo</p><p>del taladro, para romper la parte mas</p><p>confinada y garantizar la rotura del</p><p>piso.</p><p>Su longitud es normalmente</p><p>equivalente a la del burden mas sobre</p><p>perforacin: B + 0.3 B</p><p>CF = 1.3 B</p><p>El cebo iniciador se coloca en esta</p><p>parte de la carga, preferentemente a</p><p>nivel de piso del banco, para su mayor</p><p>efectividad.</p></li><li><p>Distribucin de la carga </p><p>explosiva </p><p>Carga de columna (CC)Se ubica sobre la carga de fondo y</p><p>puede ser de menos densidad,</p><p>potencia y concentracin ya que el</p><p>confinamiento de la roca en este sector</p><p>del taladro es menor, se emplea</p><p>normalmente anfo convencional.</p><p>Su altura se calcula por diferencia de la</p><p>longitud del taladro y la suma de la</p><p>carga de fondo mas el taco.</p><p>CC = L- (SF T)</p></li><li><p>Estimacin de cargas</p><p>Volumen para romper por taladro, malla por altura de taladro.</p><p>V = B.E.H = m3 por taladro</p><p>Volumen del explosivo</p><p>Dimetro de taladro por la longitud de la columna de la columna explosiva ( columna</p><p>continua) o por las sumas de las cargas segmentadas.</p><p>Ve = . (CF)</p><p>Factor de carga (FC)</p><p>Es al relacin entre el volumen del material explosivo y el material roto.</p><p>FC = Ve/V</p></li><li><p>Carga especifica para cada taladro</p><p>en voladura de varias hileras</p><p>Primera fila ( burden a la cara libre frontal inicial)</p><p>Ce = (H SP) . E . (B + T/2). FC,en kg.</p><p>Para la segunda fila y consecutivas:</p><p>Ce = (H SP) . E . B . FC,en kg.</p><p>Donde:</p><p>Ce : carga explosiva en kg.</p><p>H : profundidad del taladro.</p><p>SP : sobre perforacin. </p><p>E : espaciamiento de taladros.</p><p>B : Burner.</p><p>T : Taco.</p><p>FC : factor de carga</p></li><li><p>VOLADURA DE GRAN VOLUMEN POR GRAVEDAD</p><p>Esta basado en el derrumbe de grandes volmenes de material</p><p>mediante cargas explosivas concentradas, relativamente grandes,</p><p>aprovechando la gravedad:</p><p>Entre ellas podemos considerar:</p><p>A. Voladuras por colapso o desplome con taladros de pequeo dimetro </p><p>(collapse blasting)</p><p>B. Voladura por desplome con taladros de gran dimetro horizontales </p><p>(large diameter horizontal shots)</p><p>C. Tneles coyote, coyoteras o calambucos (coyote blasting, headings)</p></li><li><p>Mtodo especial basado en el dispara de una o ms cargas explosivas</p><p>concentradas, relativamente grandes, localizadas en la base del cuerpo de roca y</p><p>cuyo posicionamiento esta dictado por la topografa local, las mismas que se</p><p>conectan por medio de tneles de una seccin transversal lo ms pequea</p><p>posible (literalmente slo lo suficientemente amplias como para permitir el acceso</p><p>de perforista y su equipo). Estas voladuras tambin son aplicadas para remover</p><p>grandes volmenes de roca, o para efectuar cortes de ladera oleoductos, etc.</p><p>Cuando no es factible el banqueo convencional sea por consideraciones tcnicas</p><p>o econmicas. Las voladuras coyote tambin producen gran cantidad de material</p><p>sobredimensionado.</p><p>Consiste en abrir pequeos tneles en la base del talud o de la colina que se</p><p>quiere colapsar, perpendiculares a la cara libre y de una seccin transversal lo</p><p>ms pequea posible, los que se rellenan con explosivo al granel hasta cierta</p><p>parte de su longitud (tramo que se denomina cmara de carga) y que se sellandespus hermticamente para ser finalmente disparadas en forma simultnea,</p><p>por lo general con cordn detonante o con fulminantes elctricos.</p><p>C. TUNELES COYOTE, COYOTERAS O CALAMBUCOS (COYOTE BLASTING, HEADINGS)</p></li><li><p>El diseo ms simple consiste en un tnel horizontal de pequea seccin y de una </p><p>longitud de 0,60 a 0,75 veces de altura de la cara libre a volar, que en su fondo </p><p>termine en un crucero a 90 formando una T en cuyos brazos (cmaras) se ubica al explosivo adecuadamente apilado, taponndose luego el tnel de acceso con </p><p>tierra para confinar a la carga la que usualmente se estima mediante la Regla de Hauser.</p><p>Q = K x B3 , por cmara</p><p>Donde: </p><p>Q : Cantidad de carga explosiva, en Kg.</p><p>K : coeficiente, usualmente de 0,4 a 0,5 (para calambucos chicos).</p><p>B : burden real, en m.</p></li><li><p>Para calambucos de una sola cmara en T la altura de la cara de voladura nodebe pasar de 30 m; si es mayor, el tnel de acceso tendr que ser ms</p><p>profundo y requerir de otros cruceros (cmaras) con carga explosiva, las que se</p><p>espaciarn cada 5 a 10 m segn el tipo de roca predominante.</p><p>El tnel de acceso debe ser como mnimo de igual longitud que el burden real.</p><p>Para el caso de tneles profundos adems de los cruceros horizontales a nivel,</p><p>se recomienda aadir un inclinado en T paralelo a la cara libre mayor, quetambin se cargar con explosivos.</p></li><li><p>Una vez que las cargas han sido</p><p>acomodadas, los tneles deben ser</p><p>cuidadosamente sellados con</p><p>material inerte en la mayor parte de</p><p>su longitud, cuidando de proteger</p><p>muy bien los cables o el cordn</p><p>detonante que transmitirn la</p><p>iniciacin a las cargas pues cualquier</p><p>corte de ellos malograr o anular la</p><p>voladura, siendo despus muy difcil</p><p>y peligroso el tratar de reconectarla,</p><p>razn por la que usualmente se</p><p>tiende dos o ms troncales paralelos</p><p>y separados. Por seguridad los</p><p>cordones o cables se introducen</p><p>dentro de tubos rgidos que se</p><p>cubren con el material de relleno.</p></li><li><p>Ejemplo de voladura coyote</p><p>1. Voladura mltiple.- Proyecto para corte por desplome de la laderade una colina de roca volcnica para una obra vial, con voladuracoyote de varias cargas.</p><p>2. Diseo.- se proyecta abrir un tnel de acceso lateral que seguirluego una direccin paralela a la cara frontal de la colina, en el quese practicarn cuatro cruceros (estacadas) de 3 m de longitud,perpendiculares a la cara libre, que servirn de cmaras de cargaexplosiva (C1-C2-C3-C4). El cuerpo de roca tiene entre 50 y 60 mde altura. Los burdenes de las cargas a la cara libre sern de B1=10M; B2= 17 M; B3 =17,5 M Y B4 = 17 M.</p></li><li><p>Diagrama de distribucin de cargas</p><p>Insertar figura pagina 279</p></li><li><p>1. Se estima estos burden en razn de que con distancias mayores a20 m se requerira mayor cantidad de explosivos, lo que dara comoresultado muy fuerte vibracin y proyeccin de fragmentos y por locontrario con distancias menores a 10 m, se encampana un cuerpodemasiado pequeo como para justificar el trabajo preparatorio deexcavacin de tnel. La longitud de los cruceros (cmaras) seestima en 3 m y de distancia entre las mismas vara entre 10 y 15m.</p><p>2. La altura del corte, en relacin con un burden mximo de 20 m serade 1:3, obteniendo una altura de 60 m; pero se considera 50 m porseguridad.</p><p>3. Para mejor efecto de desplome se ha tenido en cuanta la presenciade diaclasas casi verticales en el cuerpo de roca.</p><p>4. Teniendo en cuenta las caractersticas de la roca (ejemplo: rocavolcnica, seca, compacta pero fisurada, sin necesidad defragmentacin especfica), se decidi utilizar una Gelatina especial75 (como carga cebo), y Examon-P en sacos, en una proporcin de20% y 80% respectivamente.</p><p>5. La iniciacin del disparo se efecto simultneamente sin retardospara mayor efecto de desprendimiento, utilizando cordn detonantereforzado 10P en dos trocales paralelas iniciales con fulminanteN8.</p></li><li><p>3. Clculo de cargas</p><p>Cada carga se puede estimar empricamente mediante la siguiente frmula:</p><p>Q = a x b x B3</p><p>Donde:</p><p>Q : carga expresada en kg.</p><p>B : burden expresada en m.</p><p>a : Factor dependiente del tipo de explosivo utilizado</p><p>b : Factor dependiente de la naturaleza de la roca.</p><p>a x b : equivalente en este caso al factor K sealada en la regla de Hauser.</p><p>Por lo general la informacin en la cual se basan los valores para a y b es escasa</p><p>y limitada. Para el ejemplo utilizaremos una tabla reparada por G. Berta, en la</p><p>que los valores de a se refieren a explosivos promedios</p></li><li><p>Explosivo a</p><p>Gelatina explosiva 0,15Gelatina Semi-gelatina 0,22Agentes granulares Ejemplo EXAMON, ANFO 0,24Polvora negra (de cantera, poco usada) 0,55</p><p>Roca bRoca suave 1,2 a 2Roca medianamente dura 2,2 a 3Roca dura ,2 a 4Roca muy dura 4,0 a 4,5Roca fisurada, pero compacta 3,0 a 5</p><p>Como se va a utilizar 20% de Gelatina Especial 75 y 80% de Examon, se</p><p>considera preponderante el valor de este ultimo en la tabla, y suponiendo que</p><p>las caractersticas promedio de la roca la clasifican como suave, tendramos que</p><p>les corresponden los siguientes valores:</p><p>a = 0,24 y b = 2.</p><p>Luego: a x b = 0,48 basndose en clculos las cargas por cmara y el consumo </p><p>toal del explosivo.</p></li><li><p>Carga B B3 Q= a.b.b3 Q(Redondeo)</p><p>(cmara)</p><p>C1 10 m 1 000 m3 0,48 x 1 000 = 480 kg 500 kg</p><p>C2 17 m 4 913 0,48 X 4 913 = 2 358 2 350</p><p>C3 17,5 m 5 359 0,48 X 5 359 = 2 572 2 550</p><p>C4 17 m 4 913 048 X 4 913 = 2 358 2 350</p><p>Carta Total 7 75...</p></li></ul>