08 Voladura de Rocas

  • Published on
    26-Oct-2015

  • View
    74

  • Download
    2

Transcript

  • Planeamiento del movimiento de tierras

    Se denomina voladura a la accin de fracturar la ROCA mediante el empleo

    de explosivos, sin embargo, tambin se emplea ese trmino como sinnimo

    en las demoliciones con explosivos y en general, a todas aquellas acciones

    en las que intervenga explosivo.

    Inicialmente, se emple la polvora negra como material explosivo para

    voladuras, posteriormente, a medida que se desarrollaba la industria qumica

    se emple la nitroglicerina y el TNT (Trinitrotolueno), actualmente se

    emplean como explosivos comerciales los hidrogeles, gomas, anfo, etc.

    Para la realizacin de la voladura de roca en cantera o la voladura de banco,

    se realiza un taladro denominado barreno en el que se introduce un

    iniciador, que puede ser un detonador, mecha o cordn detonante, el

    explosivo, todo ello se tapa mediante un tapn de arena o gravilla

    denominado retacado.

    Las voladuras de tuneles y galeras se realizan con la misma tcnica minera,

    slo que variando la orientacin y disposicin de los barrenos.

  • Voladuras en obras Viales

    En la construccin y mantenimiento de obras viales es frecuente el empleo de

    explosivos, que se aplican tanto con mtodo: tradicionales como con otrosdenominados tpicamente viales.

  • 1. METODOS TRADICIONALES

    BLANQUEO CONVENCIONAL; EN Canteras para proveer piedra y ripio.

    APERTURA DE TUNELES.

    VOLADURA CONTROLADA.

    Son tcnicas dirigidas especialmente al rompimiento de material

    preferentemente menudo y homogneo, procurando menor efecto en el

    entorno.

  • 1.4. TALADROS USADOS.

    Se emplean taladros de mediano a gran dimetro, en las dems

    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

    mano, de 32 a 40 mm de dimetro. Estos equipos permiten mejor

    adaptabilidad a los perfiles irregulares del terreno, mejor distribucin del

    explosivo y menor nivel de vibracin, por lo tanto menos dao a la roca

    remante.

  • 1.5. SEGN LA RESISTENCIA DE LA ROCA

    Se aplican explosivos encartuchados de los tipos Gelatina Especial, Exagel E;

    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

    completadas con Examon o Anfo, en este caso en dimetros de 65 a 125 mm (2

    a 5)

  • Materiales Explosivos

    Los materiales explosivos son compuestos o mezclas de

    sustancias en estado solido, liquido o gaseoso, que por

    medio de reaccin qumica de oxido reduccin, son capaces

    de transformarse en un tiempo muy breve , del orden de una

    fraccin de microsegundos, en productos gaseosos y

    condensados , cuyo volumen inicial se convierte en una masa

    gaseosa que llega a alcanzar muy altas temperaturas y en

    consecuencia elevadas presiones.

    La relacin de cambio de volumen final varia entre 1,000 y

    10,000 veces el volumen inicial del espacio donde se alojo el

    explosivo.

  • Procesos de reaccin

    Combustin: Reaccin qumica capaz de desprender

    calor, que presenta un tiempo de reaccin bastante

    lento.

    Deflagracin: es un proceso exotrmico, sinnimo de

    combustin rpida, su velocidad de propagacin no

    excede los 1000 m/s.

    Detonacin: Es un proceso fsico - qumico

    caracterizado por su gran velocidad de reaccin y por la

    formacin de gran cantidad de productos gaseosos a

    elevada temperatura. En esta reaccin se origina una

    ONDA DE CHOQUE supersnica, su velocidad de

    propagacin esta entre los 1000 a 5000 m/s.

  • Descripcin del proceso

    Inmediatamente despus de la

    detonacin, el efecto del impacto

    de la onda de choque y de los

    gases en rpida expansin sobre

    la pared del taladro, se transfiere a

    la roca circundante, en forma de

    ondas o fuerza de compresin, al

    llegar estas ondas a la cara libre

    causan fuerzas de tensin en la

    roca entre la cara libre y el taladro.

    Si la resistencia a la tensin de la

    roca es excedida esta se rompe en

    el rea de la lnea de menos

    resistencia (burden).

  • Explotacin de canteras a cielo abierto

  • Voladura de superficies

    La voladura de roca en

    superficie comprende los

    trabajos de canteras, tajos

    abiertos , obras de ingeniera

    vial, zanjas, cortes a media

    ladera. Los parmetros

    controlables mas importantes

    son:

    Geometra: altura, ancho y

    Largo del banco, talud de cara

    libre.

    De perforacin: Dimetro y

    longitud del taladro, malla.

    De carga: densidad, columna

    explosiva, caractersticas

    fisico-qumicas del explosivo.

    De tiempo: tiempos de retardo

    entre taladros, secuencia de

    salida de los disparos.

  • Dimensiones de

    voladura

    Comprende el rea superficial

    delimitada por el largo del

    frente y el ancho o profundidad

    de avance proyectados por la

    altura del banco o de corte H.

    LxAxH = Vol. total

    Donde:

    L : largo, en m

    A : ancho, en m

    H : altura, en m

    Si se desea expresar en

    toneladas de material in situ se

    multiplica por la densidad

    promedio de la roca.

  • Dimetro del taladro

    Para obtener el dimetro optimo en la

    practica, se consideran tres aspectos.

    La disponibilidad y aplicabilidad del equipo de perforacin en el trabajo

    proyectado.

    Al altura de banco proyectada y la amplitud o envergadura de la

    voladura.

    La distancia limite de avance proyectada para el banco.

    En la practica se puede expresar como:

    = H/4

    en pulgadasH en metros

  • Profundidad de taladro (L)

    Es la suma de la altura del banco mas la

    sobre perforacin necesaria por debajo

    del nivel de la rasante del piso para

    garantizar una buena rotura, para evitar

    que queden lomos o resaltos, que

    afecten al equipo de limpieza.

    SP = 0.3 B

    En la practica se puede expresar L como:

    L = H + SP

    Donde:

    SP: sobre perforacin.

    H : altura del banco en m

    B : burden.Tipo de roca Sobre perforacin

    Blanda o media De 10 11

    Dura muy dura 12

  • Burden (B)

    Es la distancia desde el pie o eje del taladro

    a la cara libre perpendicular mas cercana.

    Tambin es la distancia entre filas de

    taladros en una voladura.

    Depende bsicamente del dimetro del a

    perforacin, de las propiedades de la roca,

    altura de banco y las especificaciones del

    explosivo a emplear. En la practica se puedeexpresar B como:

    Con dinamita

    En roca blanda B= 40 /1000

    En roca muy dura B= 38 /1000

    Con emulsin e hidrogel

    En roca blanda B= 38 /1000

    En roca muy dura B= 30 /1000

    Con Anfo

    En roca blanda B= 28 /1000

    En roca muy dura B= 21 /1000

  • Espaciamiento (E)

    Es la distancia entre taladros de una

    misma fila que se disparan con el mismo

    retardo o con retardos diferentes y

    mayores en la misma fila.

    E = (B.L)1/2

    Para mallas rectangulares:

    E = 1.3 a 1.5 B

    Donde:

    B : burden.

  • Distribucin de la carga

    explosiva

    Carga de fondo (CF)Es la carga explosiva de mayor

    densidad y potencia requerida al fondo

    del taladro, para romper la parte mas

    confinada y garantizar la rotura del

    piso.

    Su longitud es normalmente

    equivalente a la del burden mas sobre

    perforacin: B + 0.3 B

    CF = 1.3 B

    El cebo iniciador se coloca en esta

    parte de la carga, preferentemente a

    nivel de piso del banco, para su mayor

    efectividad.

  • Distribucin de la carga

    explosiva

    Carga de columna (CC)Se ubica sobre la carga de fondo y

    puede ser de menos densidad,

    potencia y concentracin ya que el

    confinamiento de la roca en este sector

    del taladro es menor, se emplea

    normalmente anfo convencional.

    Su altura se calcula por diferencia de la

    longitud del taladro y la suma de la

    carga de fondo mas el taco.

    CC = L- (SF T)

  • Estimacin de cargas

    Volumen para romper por taladro, malla por altura de taladro.

    V = B.E.H = m3 por taladro

    Volumen del explosivo

    Dimetro de taladro por la longitud de la columna de la columna explosiva ( columna

    continua) o por las sumas de las cargas segmentadas.

    Ve = . (CF)

    Factor de carga (FC)

    Es al relacin entre el volumen del material explosivo y el material roto.

    FC = Ve/V

  • Carga especifica para cada taladro

    en voladura de varias hileras

    Primera fila ( burden a la cara libre frontal inicial)

    Ce = (H SP) . E . (B + T/2). FC,en kg.

    Para la segunda fila y consecutivas:

    Ce = (H SP) . E . B . FC,en kg.

    Donde:

    Ce : carga explosiva en kg.

    H : profundidad del taladro.

    SP : sobre perforacin.

    E : espaciamiento de taladros.

    B : Burner.

    T : Taco.

    FC : factor de carga

  • VOLADURA DE GRAN VOLUMEN POR GRAVEDAD

    Esta basado en el derrumbe de grandes volmenes de material

    mediante cargas explosivas concentradas, relativamente grandes,

    aprovechando la gravedad:

    Entre ellas podemos considerar:

    A. Voladuras por colapso o desplome con taladros de pequeo dimetro

    (collapse blasting)

    B. Voladura por desplome con taladros de gran dimetro horizontales

    (large diameter horizontal shots)

    C. Tneles coyote, coyoteras o calambucos (coyote blasting, headings)

  • Mtodo especial basado en el dispara de una o ms cargas explosivas

    concentradas, relativamente grandes, localizadas en la base del cuerpo de roca y

    cuyo posicionamiento esta dictado por la topografa local, las mismas que se

    conectan por medio de tneles de una seccin transversal lo ms pequea

    posible (literalmente slo lo suficientemente amplias como para permitir el acceso

    de perforista y su equipo). Estas voladuras tambin son aplicadas para remover

    grandes volmenes de roca, o para efectuar cortes de ladera oleoductos, etc.

    Cuando no es factible el banqueo convencional sea por consideraciones tcnicas

    o econmicas. Las voladuras coyote tambin producen gran cantidad de material

    sobredimensionado.

    Consiste en abrir pequeos tneles en la base del talud o de la colina que se

    quiere colapsar, perpendiculares a la cara libre y de una seccin transversal lo

    ms pequea posible, los que se rellenan con explosivo al granel hasta cierta

    parte de su longitud (tramo que se denomina cmara de carga) y que se sellandespus hermticamente para ser finalmente disparadas en forma simultnea,

    por lo general con cordn detonante o con fulminantes elctricos.

    C. TUNELES COYOTE, COYOTERAS O CALAMBUCOS (COYOTE BLASTING, HEADINGS)

  • El diseo ms simple consiste en un tnel horizontal de pequea seccin y de una

    longitud de 0,60 a 0,75 veces de altura de la cara libre a volar, que en su fondo

    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

    tierra para confinar a la carga la que usualmente se estima mediante la Regla de Hauser.

    Q = K x B3 , por cmara

    Donde:

    Q : Cantidad de carga explosiva, en Kg.

    K : coeficiente, usualmente de 0,4 a 0,5 (para calambucos chicos).

    B : burden real, en m.

  • 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

    profundo y requerir de otros cruceros (cmaras) con carga explosiva, las que se

    espaciarn cada 5 a 10 m segn el tipo de roca predominante.

    El tnel de acceso debe ser como mnimo de igual longitud que el burden real.

    Para el caso de tneles profundos adems de los cruceros horizontales a nivel,

    se recomienda aadir un inclinado en T paralelo a la cara libre mayor, quetambin se cargar con explosivos.

  • Una vez que las cargas han sido

    acomodadas, los tneles deben ser

    cuidadosamente sellados con

    material inerte en la mayor parte de

    su longitud, cuidando de proteger

    muy bien los cables o el cordn

    detonante que transmitirn la

    iniciacin a las cargas pues cualquier

    corte de ellos malograr o anular la

    voladura, siendo despus muy difcil

    y peligroso el tratar de reconectarla,

    razn por la que usualmente se

    tiende dos o ms troncales paralelos

    y separados. Por seguridad los

    cordones o cables se introducen

    dentro de tubos rgidos que se

    cubren con el material de relleno.

  • Ejemplo de voladura coyote

    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.

    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.

  • Diagrama de distribucin de cargas

    Insertar figura pagina 279

  • 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.

    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.

    3. Para mejor efecto de desplome se ha tenido en cuanta la presenciade diaclasas casi verticales en el cuerpo de roca.

    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.

    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.

  • 3. Clculo de cargas

    Cada carga se puede estimar empricamente mediante la siguiente frmula:

    Q = a x b x B3

    Donde:

    Q : carga expresada en kg.

    B : burden expresada en m.

    a : Factor dependiente del tipo de explosivo utilizado

    b : Factor dependiente de la naturaleza de la roca.

    a x b : equivalente en este caso al factor K sealada en la regla de Hauser.

    Por lo general la informacin en la cual se basan los valores para a y b es escasa

    y limitada. Para el ejemplo utilizaremos una tabla reparada por G. Berta, en la

    que los valores de a se refieren a explosivos promedios

  • Explosivo a

    Gelatina explosiva 0,15Gelatina Semi-gelatina 0,22Agentes granulares Ejemplo EXAMON, ANFO 0,24Polvora negra (de cantera, poco usada) 0,55

    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

    Como se va a utilizar 20% de Gelatina Especial 75 y 80% de Examon, se

    considera preponderante el valor de este ultimo en la tabla, y suponiendo que

    las caractersticas promedio de la roca la clasifican como suave, tendramos que

    les corresponden los siguientes valores:

    a = 0,24 y b = 2.

    Luego: a x b = 0,48 basndose en clculos las cargas por cmara y el consumo

    toal del explosivo.

  • Carga B B3 Q= a.b.b3 Q(Redondeo)

    (cmara)

    C1 10 m 1 000 m3 0,48 x 1 000 = 480 kg 500 kg

    C2 17 m 4 913 0,48 X 4 913 = 2 358 2 350

    C3 17,5 m 5 359 0,48 X 5 359 = 2 572 2 550

    C4 17 m 4 913 048 X 4 913 = 2 358 2 350

    Carta Total 7 75...

Recommended

View more >