Manual de Perforacion y Voladura

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    16-Jul-2015

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<p>2.0. PERFORACIN .- Consiste en abrir huecos, ya sea en forma manual o con ayuda de equipos y/o maquinarias, basndose en los principios mecnicos de percusin y rotacin, cuyo efecto de impacto de un determinado peso y en distintas posiciones produce el astillamiento y trituracin de la roca en un rea equivalente al dimetro mximo del filo cortante cuya profundidad ser el equivalente a la longitud del barreno utilizado. La perforacin tiene que ver con la ubicacin del taladro, distribucin, inclinacin, profundidad, las que se realizan de acuerdo a un diseo para poder obtener una eficiente voladura. Es recomendable utilizar un chorro de agua, el que permitir reducir la emisin de partculas de roca muy finas, causante de la enfermedad llamada silicosis, el que adems servir refrigerante de la mquina perforadora. 2.1. EQUIPOS DE PERFORACIN Los equipos de perforacin utilizados en las obras financia FONCODES son por lo general maquinas perforadoras manuales, con las que se pueden hacer huecos de 25 a 50 mm. de dimetro, entre estas tenemos a Jack-leg, Jack-Hammer, las Motoperforadoras (Pionjar). PERFORADORA JACK-LEG.Se utiliza en perforaciones horizontales, llevan adheridas un pie de avance o pata neumtica que le permite alcanzar ngulos pronunciados mas no verticales, la empuadora es en forma de D, la presin mnima de aire que debe tener es de 70 lbs/pulg2 y el consumo de aire es de acuerdo al tipo de mquina, por ejemplo la perforadora TOYO 24 L trabaja con una presin de aire de 70 lbs/pulg2 y consume 110p3/min. de aire, se adecua perfectamente a los trabajos de perforacin en carreteras, estas perforadoras tienen un peso entre 25 a 30 Kg. Estas mquinas trabajan con aire comprimido, el que es proporcionado por una compresora porttil. PERFORADORAS JACK HAMER .- Se utiliza para trabajos hacia abajo, verticalmente, o muy cercano de la vertical, se usa la misma mquina Jack-leg a la que se ha suprimido el empujador y la manilla en D sustituyndose esta por una empuadura en T, entonces recibe el nombre de Jack Hammer. MOTOPERFORADORAS.- Son perforadores porttiles accionados por motor de gasolina (PIONJAR-120), es una herramienta ideal, para pequeos trabajos, obras menores de perforacin y rotura, y para trabajar en lugares de difcil acceso, el consumo es de 1.5 litros/hora de una mezcla de aceite:gasolina en una proporcin de 1:12, su peso es de 26 kilos, adems cuenta con 20 tipos diferentes de herramientas (vibrador, pico, motobomba, perforadora, etc.), y no requieren de compresora. PERFORADORAS MECANIZADAS.- Son perforadoras montadas en chasis sobre ruedas u orugas, la perforacin se realiza por percusin/rotacin hasta dimetros de 6</p> <p>y profundidades de 20 m. ejemplo de estos equipos tenemos a los Wagondrill, Track drill y los Yumbos. OTROS EQUIPOS Y MAQUINAS.- Existen equipos modernos como los de sistema de avance mecanizado sin explosivos, entre las que se tienen a los de Avance mecnico con escudo, Mquinas con cuchillos de corte rotatorio (Fresadoras) y las Maquinas con rodillo moledor (Muelas), las que se utilizan para obras de gran envergadura.. 2.2. PARTES PRINCIPALES DE UNA MAQUINA PERFORADORA TRADICIONAL Las perforadoras utilizadas para obras pequeas son la Jack-leg y la Motoperforadora, de los cuales se describe sus partes principales. CABEZA.- Es la que est compuesto por los conductos de entrada de aire y agua, manijas de mando, aguja de agua, cabezas de los tirantes. CILINDRO.- Es la parte central y la mas alargada de la mquina, compuesto por dos guas laterales, un agujero que sirve de escape del aire utilizado en el movimiento del martillo, mecanismos que producen el golpe y rotacin del barreno. FRONTAL.- Es la parte que recibe la espiga del barreno, est compuesto por la bocina que es la parte que aloja la espiga del barreno encargndose de girar, la grapa con sus respectivos resortes cuya funcin es la de sujetar el barreno, las orejas que sirven para asegurar los tirantes y en la parte interna se tiene el martillo encargado de golpear la culata del barreno. PIE DE AVANCE O PATA NEUMATICA.- En las Jack-leg es parte de la perforadora compuesta por un cilindro con un pistn dentro, en el extremo inferior est provisto de punta y una ua cuyo objeto es la de fijar en el piso y evitar su deslizamiento, est tambin provisto con una manija que sirve para su manipulacin y trabaja con aire comprimido en forma sistemtica con la perforadora. PARTES DE UNA MOTOPERFORADORA (PIONJAR) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Agarradera y/o manija en T, hecho de material absorbente de vibracin, para suprimir vibraciones de alta frecuencia. Estrangulador de aire regulable. Filtro de aire. Control de aceleracin (Para regular la aceleracin). Conexin para acoplamiento de bomba, vibrador afilador de barrenas. Lubricador, accionado por una mezcla de gasolina/aceite, lubrica automticamente la mquina. Encendido. Cilindro. Palanca selectora: hacia arriba, rompedora; hacia abajo, perforadora.</p> <p>10. Conducto de aire para el soplado. 2.3. ACCESORIOS DE PERFORACIN Los accesorios de perforacin son: los barrenos, las brocas, mangueras y lubricadores. LOS BARRENOS.- Son varillas de acero que tienen por objeto transmitir el golpe de las mquinas al terreno donde se realiza la perforacin producindose el taladro como resultado del trabajo. El extremo del barreno esta provisto de uno o ms filos cortantes (insertos de carburo de tungsteno) de mayor dureza que la roca, segn el dispositivo de corte, los barrenos pueden ser intgrales y/o barrenos con brocas descartables. JUEGO DE BARRENOS.- Un juego de barrenos est constituido por: NOMBRE a.- Patero b.- Seguidor c.- Pasador LONGITUD 3 pies (0.8 m) 5pies (1.6 m) 8pies (2.40 m) DE PASTILLA 40 mm. 39 mm. 38 mm.</p> <p>BROCAS.- Estos dispositivos tienen los filos cortantes dispuestos en cruz y entran en los extremos de los barrenos a presin y/o son con rosca. MANGUERAS.- Generalmente se usan mangueras para aire y mangueras para agua. Los de aire son de 1 pulgada y los de agua son de pulgadas. LUBRICADORES.- Sirven para la lubricacin y son unos depsitos de pequeos que se intercalan en la manguera de aire, y que una vez lleno de aceite, aseguran una alimentacin constante para su lubricacin. 2.4. MANTENIMIENTO DEL EQUIPO DE PERFORACIN El mantenimiento del equipo de perforacin es de vital importancia por las siguientes razones: - por que prolonga la vida de mquina. - se disminuyen los gastos frecuentes de reparacin. - un mantenimiento adecuado nos proporciona un servicio eficiente con de tiempo, dificultades y accidentes.</p> <p>ahorro</p> <p>2.5. COMPRESORAS Pueden ser las estacionarias, las porttiles (mviles) y carrozadas, estas ltimas montadas en el mismo carro perforador. Su accionamiento puede ser elctrico o con motor a explosin y diesel, para el caso de obras financiadas por FONCODES se utiliza las porttiles, para uno, dos o tres martillos.</p> <p>3.1. DEMOLICIN SIN USO DE EXPLOSIVOS CEMENTO DEMOLEDOR.- Se trata de una nueva sustancia, de preparacin sencilla, la que se combina con agua y esta solucin se vierte a los taladros perforados el que al cabo de 6 horas, producir presiones de hasta 900 Kg/cm2., produciendo el agrietamiento y rotura por traccin del material rocoso. Esta sin duda es una avanzada tcnica de demolicin sin uso de explosivos, con el que permitira la ejecucin de trabajos precisos, limpio y ecolgico. 3.2. TRAZO DE PERFORACIN VOLADURA SIMULTNEA Y ROTATIVA.- Voladura simultnea es aquella en la que se hacen explosionar todos los taladros juntos; y rotativo cuando los taladros se hacen explosionar los taladros sucesivamente, de acuerdo a un orden de encendido previamente establecido. TRAZO.- Se entiende por trazo al conjunto de taladros perforados en un frente, que tienen una ubicacin, direccin, inclinacin y profundidad determinadas. ORDEN DE ENCENDIDO, SALIDA Y RETARDO DE LOS TALADROS: Orden de encendido, es el orden en que se encienden los taladros. Orden de salida, es el orden en que hacen explosin los taladros el mismo que corresponde al orden de encendido. Retardo, es el tiempo de diferencia entre las explosiones de dos taladros y/o de dos grupos de taladros sucesivos. Este retardo se puede expresar en segundos o fracciones de segundo, que en la prctica se consigue utilizado retardadores, usando guas de la misma longitud pero demorando el chispeo o encendido entre una gua y otra, la otra forma es utilizando el cordn de ignicin (mecha rpida). CORTE.- En el caso de tener una sola cara libre: es la primera abertura que se forma en un frente con consecuencia de la primera explosin, cuyo objeto es la de crear una segunda cara libre, a fin de que la accin del resto de los taladros del trazo sea sobre ms de una cara libre. TIPOS DE CORTE Cortes angulares.- Son aquellos en los que los taladros hacen un ngulo con el frente y/o con la vertical u horizontal, con el objeto de que al momento de la explosin resulte un cono de base amplia, entre estos se tiene a: Corte en cua o V Corte en pirmide. Cortes paralelos.- Consisten en tres o ms taladros horizontales, que son paralelos entre s, de los cuales uno o ms de estos taladros se dejan sin cargar, con el objeto de que dejen un espacio libre de modo que la roca al ser deformada y fragmentada tenga donde expandirse y ser expulsada, resultando despus de esta</p> <p>salida; un agujero de forma tubular, sobre el que accionarn el resto de los taladros disparados. Cortes combinados.- Son la combinacin de las dos anteriores. 3.3. FACTORES QUE INTERVIENEN EN UNA VOLADURA SUPERFICIAL Para una adecuada ubicacin de los taladros, es necesario tener en cuenta los siguientes factores principales, que ejercen una influencia determinante en los resultados de una voladura. Tipo de roca.- En la etapa de construccin de una carretera o la plataforma para un canal, nos encontramos en presencia de una geologa muchas veces compleja, encontrando variacin en el tipo de material en longitud y profundidad es por esta razn, que en los presupuesto de obras financiadas por FONCODES, se consideran solo dos tipos de material: Roca fija y Roca suelta. Para obras de mayor envergadura es necesario realizar diseos de voladura utilizando modelos matemticos en donde la clasificacin tambin vara siendo esta por lo general de tres tipos: roca dura, media y blanda. Para el caso de obras pequeas se hace el clculo de cantidad de explosivos por metro cbico de roca a volarse, considerando como un solo tipo de roca, en este caso como roca dura y para calcular la cantidad de explosivos para roca suelta por cuestiones practicas se considera el 30 % de lo calculado para la roca dura, aqu cabe sealar que se considera como roca dura, la que se presenta en forma masiva, de estructura uniforme y de una dureza uniforme; en cambio se considera como roca suelta aquella que se presenta fracturada, alterada, y/o se presenta en forma de boloneras en las que es necesario el uso de explosivos para retiro. Geometra de la ubicacin taladros.- Est en funcin al nmero de caras libres presentes; cara libre es la superficie donde se va volar, ejemplo: el frente de un tnel solo tiene una cara libre, un banco o grada tendr dos caras libres; este factor es importante porque cuanto ms caras libres presente un macizo rocoso, tanto menos resistencia har dicho bloque para ser volado, y las variables que giran alrededor de este para un diseo son: Burden (B), Espaciamiento (E), Dimetro del taladro (D), Longitud de carga (lq), Sobreperforacin (J), Taco (T) y Profundidad del taladro (l). El tipo de explosivo.- Esta es una variable controlable, el mismo que proporcionar la energa concentrada qumicamente, de forma que liberada de un modo controlado y en cantidad suficiente, en tiempo y espacio, se logre la fragmentacin del material rocoso. 3.4. EXPLOSIVOS Es toda sustancia slida, lquida o mezcla de sustancias, que al recibir un estmulo se convierte en otra ms estable, generalmente gaseosa, acompaado de liberacin de calor y altas presiones. Los explosivos se clasifican en bajos explosivos o plvoras, ,</p> <p>explosivos nucleares y altos explosivos basados en nitroglicerina; este ltimo es el se utiliza en los trabajos de voladura. 3.4.1.-ALTOS EXPLOSIVOS.- Compuesta principalmente por la dinamita, que es una mezcla de sustancias qumicas (nitroglicerina y nitrocelulosa) envueltas en un papel parafinado en forma de cartuchos de 7/8 de dimetro por 7 de largo; se tienen tres tipos de dinamita: Dinamitas gelatinosas, son las que producen una alta velocidad de detonacin y mayor fuerza de explosin, su densidad est alrededor de 1.4 g/cm3. Dinamitas semigelatinosas, son menos plsticas que la anterior, su densidad est entre 1.10 a 1.20 g/cm3., son de menor fuerza de explosin y producen mayor cantidad de gases que la anterior. Dinamitas pulverulentas, son muy higroscpicas, de menor densidad 1.05 g/cm3., de menor fuerza de explosin que las semigelatinosas y mayor presencia de gases txicos apropiado para remocin de rocas blandas. CARACTERSTICAS GENERALES DE LAS DINAMITAS: Velocidad de detonacin : 4000 a 6000 m/seg. Densidad : 1.0a1.4 g/cm3. Potencia : 40 a 100 %. Volumen de gases : 500 a 1000 lt/kg. Prueba de martillo de 5 kg. : 15 a 25 cm. Detonacin por simpata : 3 a 6 veces su dimetro. Energa de explosin : 500 a 1000 Kcal/kg. Temperatura de explosin : 2500 a 4000 C. Balance de oxgeno : +1.0 a +3.0. 3.4.2.- AGENTES EXPLOSIVOS El ANFO es un agente explosivo compuesto bsicamente por la mezcla de Nitrato de Amonio y Petrleo en una proporcin de 94 % de Nitrato de Amonio en forma de prills y 6 % de petrleo Diesel N 2. Su velocidad de detonacin y su densidad es baja, por lo que no tiene mucha fuerza de explosin, pero presenta mayor produccin de gases. A pesar de las ventajas que ofrece, especialmente aquella que se refiere a su menor costo frente a la dinamita, el ANFO es soluble y no puede ser usado en zonas humedas y/o taladros hmedos pues esto desensibiliza y preferente es recomendable su uso en taladros de dimetro mayor. Para iniciar la explosin es necesario el uso como cebo de 80 100 gramos de dinamita. Caractersticas generales del ANFO: Velocidad de detonacin : 2300 a 4000 m/seg. Densidad : 0.8 a 0.9 g/cm3. Potencia : 50 a 60 %. Prueba de martillo : Es muy seguro, ms de 80 cm. Detonacin por simpata : Se considera que no detona por simpata. En el mercado puede ser adquirido a granel, preparado en envoltorios de papel, bolsas de polietileno o en cartuchos impermeables.</p> <p>3.4.3.- EXPLOSIVOS LICUADOS (SLURRIES) Es el ANFO mejorado, con mejor resistencia al agua y mayor velocidad de detonacin. Sus ingredientes principales son nitrato de amonio, polvos de aluminio, agua, emulsificante y sensibilizantes. Sus velocidades de detonacin son mayores de 4000 m/seg. y su densidad est entre 1.1 y 1.4 g/cm3. 3.4.4.- ACCESORIOS DE VOLADURA Son sustancias o mezclas explosivas par ser utilizadas como elementos que generen chispas, ondas de shock y/o retarden los tiempos de detonacin estos son: Mecha de seguridad.- Consiste en un reguero de plvora negra, envuelto en forma de espiral por fibra...</p>