08c_dañoxvol&eval_geoblast_arequipa_julio 2009

7/21/2019 08c_DaoxVol&Eval_GeoBlast_Arequipa_Julio 2009

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Fragmentacin SustentableApl icacin de las Ingenier as Geotcnica & Voladura,

agregando Valor en el Negocio Minero

DAO POR VOLADURA Y TECNICASDE EVALUCION

Arequipa Per6, 7 y 8 de Julio 2009

Expositor:Carlos R. Scherpenisse

1ra Jornada GeoBlast - Arequipa Per

Av. Alonso de Crdova 5710 Of. 902 Las Condes Santiago Phone: +56 2 7144200 Fax: +56 2 7144230 website: www.geoblast.cl

Mecanismos de Dao1. Esfuerzo Induce fracturamiento

2. Extensin y Dilatacin de Fracturas

3. Efecto Crter (Expansin en la Sup.)

4. La Vibracin induce deslizamientos

1


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Impacto en el Campo-Lejano(fuera del rango de fracturamiento o extensin de fracturas)

Impacto en el Campo-Cercano(dentro del rango de fracturamiento & extensin de fracturas)

(reas de Influencias)

La Voladura InduceFracturamiento

Ref.: C. K. McKenzie

Vibracin EsfuerzoEsfuerzo induce fracturamiento

La Voladura Induce

Fracturamiento

Dentro de la Voladura FragmentacinFuera de la Voladura Dao


2


3/26

La Deformacin y la Vibracinestn relacionadas

PPV

VpDeformacin, =

T

E=

=PPVcrit V T

E

p



PPV

Propiedades del Diseode la Voladura

V T

E

p=

Propiedades dede la Roca intacta

Crtica

La Voladura Induce

Fracturamiento


3


4/26

1.- Intenso fracturamiento (4 PPVc)2.- Crear nuevas fracturas (1 PPVc)3.- Extender fracturas pre-existentes ( PPVc)4.- Reducir la Cohesin y prod. Deslizamientos

la vibracin, produce en la rocadiferentes efectos :

Dependiendo de su intensidad,



Fracturamiento Nuevo Estabilidad en el Corto Plazo

Dilatacin de Fractura Estabilidad de Largo Plazo

A Nivel de Banco y Talud:

La Voladura Induce

Fracturamiento

4


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TIPO DEROCA

Resistencia

[MPa]

a la Traccin YoungMdulo de

[GPa]

de Onda P

[m/s]

VelocidadCrtica PPVc

[mm/s]

Velocidad de Partcula

14.07.31.96.77.28.43.9

14.913.211.36.75.1

5 1024 2982 9404 3734 8044 2074 041

4 9754 6504 6503 8293 661

55.530.214.635.244.442.739.3

67.348.658.331.246.6

1 2861 037

380836774823401

1 1001 260900823401

Cuarzo-1Brecha-1Milonita

Ox-1Ox-2

Cuarzo-2Brecha-2

Andesita-1DioritaBrecha-3Prfido-1Prfido-2

La Voladura induce Fracturamiento

Intenso Fracturamiento 4 * PPVc

Extender Fracturas * PPVc

Nuevas Fracturas 1 * PPVc

7

7

Distancia [m]20 25 30 35 40 45 50 55

0

100

200

300

400

500

600

700200Kg

300Kg

400Kg

500Kg

600Kg

baco de Diseo segn Carga Explosiva

Prfido

Umbral de Dao porVibracin, 250 mm/s

5


6/26

Voladura deContorno

Voladura de Produccin(Carga Normal de 550 Kg)

30m

Lnea de Programa / Pre-Corte

Pie de banco superior

Distancia Mnima hasta la cual realizarVoladuras de produccin normal

270 mm dim., Cf=410Kg(Heavy Anfo 30/70) + Cc=160Kg(ANFO)

-5

Zona de intensofracturamiento (6.6m)

Zona de creacin deNuevas fracturas (12.8m)

Zona de extensiny Dilatacin defracturas (24m)

50-35

0LP

Contornos de Vibracin y Dao

6


7/26


8/26

Zona de dao

Voladura de Producc in

(Carga Normal de 850 Kg)

45m

Lnea de Programa / Pre-Corte


Distancia Mnima hasta la cual realizarVoladuras de produccin normal

Zona de dao



22m

Lnea de Programa / ConPre-Corte


Distancia Mnima hasta la cual realizarVoladuras de Produccin normal

8


9/26

Abaco para Carga Amortiguado (350 Kg)Tronadura CON y SIN PreCorte

0,00,0

250,0250,0

500,0500,0

750,0750,0

1000,01000,0

1250,01250,0

1500,01500,0

55

1010

1515

2020

2525

3030

3535

4040

4545

5050Distancia mDistancia m

T. S/precT. S/prec T. C/precT. C/prec Vcrit. 308 mm/sVcrit. 308 mm/s

Vcrit / 4 = 308

Zona de dao

Voladura de Produccin


29m

Lnea de Programa / Pata


Distancia Mnima hasta la cual realizarVoladuras de Amortiguacin normal

9


10/26

Zona de dao



14m

Lnea de Programa / ConPre-Corte


Distancia Mnima hasta la cual realizarVoladuras de Amortiguacinnormal

Modelos de Vibracin y Diseos por Sector

ZONA SURESTEALTO BANCO 4140

(Noviembre 2001)DEVINE:Kspc = 458.4 ; = -1.64Kcpc 6 3/4" = 485.5 ; = -2.56Kcpc 3 1/2" = 478.7 ; = -2.57

HOLMBERG&PERSSONKspc = 541.9 ; = 0.87Kcpc 6 3/4" = 582.7 ; = 1.41Kcpc 3 1/2" = 581.7 ; = 1.47

ZONA NORTEBANCOS 4190 Y 4210

(Enero 2000 - Abril 2000)DEVINE:K50 = 511.6 ; = -1.5488K81 = 745.0 ; = -1.5488

HOLMBERG&PERSSONK50 = 548.6 ; = 0.8096K81 = 776.9 ; = 0.8096

SURESTEBAJO BANCO 4070

(Octubre 2002)DEVINE:K50 = 501.7 ; = -1.1557K85 = 597.0 ; = -1.1557

HOLMBERG&PERSSONK50 = 532.4 ; = 0.6483K83 = 642.0 ; = 0.6483

FASE 3BANCO 4230 (Enero 2001)

DEVINE:Kcpc = 280.8 ; = -1.5763Kspc = 430.0 ; = -0.8545

HOLMBERG&PERSSONKcpc = 296.7 ; = 0.8899Kspc = 446.7 ; = 0.4569

SECTOR CUABANCO 4270 (Junio 2000)

DEVINE:Kspc = 688.5 ; = -1.9894Kcpc = 463.9 ; = -1.9726

HOLMBERG&PERSSONKspc = 747.4 ; = 1.0383Kcpc = 495.6 ; = 1.0212

ZONA SURBANCOS 4170 Y 4210

(Enero 2000 - Junio 2000)DEVINE:K50 = 452.3 ; = -1.7681K80 = 613.2 ; = -1.7681

HOLMBERG&PERSSONK50 = 482.2 ; = 0.9228

K80 = 658.8 ; = 0.9228VP4170 = 3236 [m/s]VP4210 = 2233 [m/s]

VP = 2135 [m/s] VP = 1785 [m/s]

VP = 1890 [m/s]VP = 3962 [m/s]

VP = 3382 [m/s]

10


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Contornos de Vibracin

Fase 0 Diseo Actual 12 (Lp=0)(5x5.5)(7x11)(9.5x11)

Fase 0 Diseo Propuesto 9 7/8 (Lp=2)(7x4)(7x8)(7x8)

Reduccin delContorno de Daosobre la Cresta

: > 5600

: 2800 a 5600

Rango PPV [mm/s]

: 1400 a 2800

: 350 a 1400

: > 5600

: 2800 a 5600

Rango PPV [mm/s]

: 1400 a 2800

: 350 a 1400

Contornos de Vibracin

-20

-15

-10

-5

0

5

-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30

P1 P2B9.5m7.5m5.0m

A109338374

317685497

1307813512

1.2m

5.0m 10.0m 10.0m

PPV [mm/s]a-3m de LP

7.0m

2 014

2 926

DISEO ACTUAL FASE-0, 12 1/4",Malla: 9.5x11, 7m de Taco, 243g/tn

11


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Tcnica

Ssmica deCross-Hole

y Evaluacin

de Dao

Es la Tcnica Ssmica que permite realizar unaevaluacin cuantitativa de la condicin de la roca atravs de la medicin de los cambios que sufre una ondade caractersticas conocidas a medida que viaja por elmacizo rocoso.

Se resume esta evaluacin en un parmetro denominado"Factor de Calidad Q", el que agrupa los cambiosexperimentados por la onda en los aspectos de : tiempode viaje, cambios en la frecuencia y atenuacin de laamplitud.

Definicin

Tcnica Ssmica de Cross-Hole

12


13/26


Es necesario realizar a lo menos 2 perforaciones dentrodel macizo rocoso, dentro de las cuales se ubican lasfuentes y los detectores.

Es preferible el uso de fuente energticas conocidas yconstantes y como detector gefonos tipo estndarempleados en vibraciones.

En reemplazo de una fuente conocida, es posible utilizardetonadores ssmicos estndar.

Caractersticas


Al considerar todos los parmetros de la onda que arribaal detector, se representa adecuadamente los cambios queeventualmente pudiera sufrir el macizo rocoso.

Es una medicin Directa de los cambios experimentados

por la roca.

Existen modelos preliminares que relacionan estoscambios en las caractersticas de la onda con losparmetros geomecnicos de la roca.

Ventajas

13


14/26

d

h

FUENTE

GEFONO

Macizo RocosoExaminado

SSMICA

MONITORde Vibracin

Esquema Ensayo Ssmica de Cross-Hole

d

hh

GEFONO

MONITORde Vibracin


d

FUENTE


SSMICA

14


15/26

0

2

4

6

8

0-2

-4

-6

-80 5 10 15TIEMPO [ms]

VELOCIDAD[mm/s] REGISTRO:PRESQMN1 (25-Oct-95)

Max: 6.26 [mm/s]

d

h

FUENTE

GEFONO


SSMICA

MONITORde Vibracin

2

4

6

8

0

-2

-4

-6

-80 5 10 15

TIEMPO [ms]

VELOCIDAD[mm/s] REGISTRO:POSSQMN1 (25-Oct-95)

Max: 4.29 [mm/s]


Amplitud

Tiempo de Viaje"Rise Time"

La calidad del macizo rocoso se reduce si:

Interpretacin de Parmetros Ssmicos

< La Amplitud disminuye

< El Tiempo de Viaje aumenta (Indicando una baja enVelocidad de propagacin u Onda-P)

< El "Rise Time" aumenta, indicando reduccin en frecuencia

15


16/26

0

4

8

0

-4

-80 5 10 15

TIEMPO [ms]

Seal Pos-Tronadura, Max: 4.29 [mm/s]

Seal Pre-Tronadura, Max: 6.26 [mm/s]

Velocidad dePartculas

[mm/s]

Variacin en Amplitud, Tiempo de llegaday Frecuencia, de una Seal Ssmica

Pre y Pos Voladura

Evaluacin de Dao, Brecha-2PPVc = 401 [mm/s]

2413 2384

101

Vp-Antes Vibracin Vp-Despus

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0

125

250

375

500

625

750

875

1000

(100 %)

(25% de PPVc)

(99%)

16


17/26

Evaluacin de Dao, Brecha-2PPVc = 401 [mm/s]

3972

2836752

Vp-Antes Vibracin Vp-Despus

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0

125

250

375

500

625

750

875

1000

(100%)

(188% de PPVc)

(71%)

100%91%

295

Antes Vibracin Despus

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000PPVc = 823 [mm/s]

Evaluacin de Dao, Cuarzo-2

(3517)(m/s)

(36% de PPVc)

(3184)(m/s)

17


18/26

Evaluacin de Dao, Cuarzo-2PPVc = 823 [mm/s]

100%

91%

100%

69%

295

Antes Antes Vibrac in Despus Despus

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

(3517)(m/s)

(36% de PPVc)

(6.26)(mm/s)

(4.24)(mm/s)

(3184)(m/s)

ANALISIS DAO POR VOLADURA

2150

3962

1348

3321

1051

813

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Vp-A Vib. Vp-D Vp-A Vib. Vp-D

Voladuras 40 y 46 (B-4210)

0

125

250

375

500

625

750

875

1000

1125

1250

Vp-Antes Vp-Despus Vib-Voladura

(-37%)

(115% de PPVc)

(56% de PPVc) (-16%)

Tronadura - 40 Tronadura - 46

18


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Evaluacin del Dao al Macizo Rocoso

Criterio de Dao por VibracinSector Infiernillo, Mina Los Bronces - 2001

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0

600

1000 1500 2000 2500 3000

PPV [mm/s]

500

1000400

19


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Criterios de Dao al Macizo Rocoso

Velocidad deOnda P

(mm/seg)

1000 1500(m/seg)

(Arena, Grava,Arcilla bajo

agua)

2000 3000(m/seg)

(Morrena,Pizarra, caliza

blanda)

4500 6000(m/seg)

(Caliza dura,Cuarcita,Gneiss,Granito

diaclasa)

Resultadonormal en

casas (mm/m)

Velocidad dePartcula PPV

(mm/seg)18 35 70

Grietasimperceptibles

0,014

Velocidad departcula PPV

(mm/seg)30 55 100

Grietasinsignificantes(valor umbral)

0,020


(mm/seg)

40 80 150 Agrietamiento 0,030


(mm/seg)60 115 225

AgrietamientoSevero 0,046

g

Langefors


AUTOR VIBRACINMXIMA APLICADO EN

Hendron(1977)900-1800

460Criterio de Dao Zona 4 Falla intermitente

Mnimo PPV en el lmite del dao de la Zona 4

Persson(1990) 700-1000 Tneles en roca dura

Siskind (1997) 305 Tneles - vibracin induce nuevas grietas o fallas

Rupert and Clark

(1977)

50Dao menor (descostramiento leve, colapso de

bordes de carbn fracturado)

Fourie(1987) 10 Aumento significativo en descostramiento de pilares

Fourie and Green(1993)

110390

Menor dao subterrneo

Dao serio y en una amplia zona

Singh et al.(1995) 48 Sin descostramiento en pilares y techos en carbn

REF: The impact of surface blasting on underground opening-geotechnical assessment6th FragBlast (8-12 Agosto 1999)

20


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En Taludes

Hook and Bray

Oriard

Forma de dao Velocidad de partcula(mm/seg)

Quiebre de roca 2500Inicio de quiebre 650

Cada de rocas en galeras no revestidas 300Dao menor, agrietamiento de yeso o estuco 130

Forma de dao Velocidad de partcula(mm/seg)

Cada ocasional de roca suelta

5 100Cada de secciones de roca parcialmente suelta 130 380Dao de rocas poco competentes > 600

Dao significativo a rocas competentes > 2500


Modo de falla Velocidad de Partcula(mm/seg)Completa > 2500

Desarrollo de nuevas grietas 600 1000Extensin y apertura de grietas preexistentes < 600

Modos de falla en taludes

Bauer y Calder (1971)

Efectos sobre el macizo rocoso Velocidad de partcula(mm/seg)No hay peligro en roca sana < 250

Puede aparecer descostramiento en lajas por rotura de traccin 250 650

Grandes roturas por traccin o algunas grietas radiales 650 2500Agrietamiento total del macizo rocoso < 2500

REF: Manual de Perforacin y Voladura de Rocas. Lpez Jimeno(1994)

21


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AUTOR VIBRACION [mm/s] TIPO DE DAO EN TUNELES

Siskind (1997) 305 Vibracin induce nuevas grietas o fallas

110 Menor Dao Subterrneo

390 Dao serio en un amplia Zona

300 Cadas de rocas en galerias no revestidas

130 Dao menor, agrietamiento del estuco

130 - 380 Caida de roca parcialmente suelta

5 - 100 Caida ocasional de roca Suelta

Kaslik et al. (2000) 306 No causa Dao significativo

Andr ieux et al. (1996) 300 - 400 Causa extensi on de frac tur as pre-exis tentes

Sakurai et al. (1977) 350 Posibilidad de Dao

200 Limite sin reporte de Dao significativo

370 Dao menor y algunos reportes de incidentes

Clover (186) 460 Magnitud necesaria para causar DaoLangerfors & Kihlstrom 300 Algun tipo de Dao en Tuneles

A. Tunstall (1997) 50 - 60 Dao menor en Roca con RMR : 60-70

Smith (1986) 50 - 56 No se observan Daos en Tunel

Referencias de Dao en Tnel producto de Vibraciones

Fourie & Green (1993)

Hook & Bray

Oriard

Dowding (1977)

ASP Bl ast ronics S.A. (2007)

VIBRACION [mm s] TIPO DE DAO EN TUNELES

< 60 mm/s No se verifica Dao en Tnel

60 - 130 mm/s Dao Menor (caida ocac ional de roca suel ta)

130 - 350 mm/s Dao Intermedio (caida de roca parcialmente suelta)

> 350 mm/s Dao Mayor (ex tension de f rac turas pre-ex is ten tes)

CRITERIO PRACTICO DE DAO EN TUNELESASP Blastronics S.A. (2007)



Notas:Estas magnitudes son slo referenciales y estn sujetas alas situaciones particulares de cada tnel en consideracin almacizo rocoso, a las condiciones y/o cuidado con que haya sidoejecutado (dao por tronadura durante su desarrollo) y al tipo defortificacin usada.

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Condiciones observadas en el taludNivel dedaos Fracturas y bloques ngulo de talud ycondiciones de la frente

Condiciones de

excavacin en el frente

LigerosFracturas cerradas, material

de relleno no movilizado

Mayor a 75, se ven lasmedias caas de los barreros

de contorno

Excavacin impracticable.Seales visibles de la

excavadora en el frente deformaciones blandas

Moderados

Pequeas fracturas rellenas,abiertas, bloques aislados y

fracturas ligeramentedesplazadas

65 y 75, el frente es suave,se ven algunas secciones de

los barrenos. Pequeas grietas

Seales de penetracin delos dientes, peroexcavacin difcil

FuertesAlgunas fracturas sonabiertas y desplazadas

55 a 65, pequeosdescostramientos desde elfrente. Se aprecian grietas

radiales

Excavacin factible conesfuerzo, menor a 1,5 m

SeverosFrente fracturado, fracturasabiertas. Algunos bloques

movilizados

37 a 55, frente irregular,algunos descostramientos ygrietas de sobreexcavacin

Excavacin factible,

menor a 3 m

ExtremosBloques movilizados yagrietados. La voladuraproduce material fino

Menor a 37, frente muyirregular, fuertes

descostramientos desde elfrente. Gran sobreexcavacin

Excavacin bastante fcil.Mayor a 3 m

Ashby

Caracterizacin del Dao al Macizo Rocoso

Ashby

23


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Criterios de Dao al Macizo RocosoControles de Resultados (Ashby)

Banco 2920-S2

E=16567.546

N=106403.293

E=16870.242

N=106636.133

Criterios de Dao al Macizo RocosoControles de Resultados (Ashby)

Banco 2920-S2

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Fragmentacin SustentableAplicacin de las Ingenieras Geotcnica & Voladura,

agregando Valor en el Negocio Miner

Arequipa Per6, 7 y 8 de Jul io 2009

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