módulo 1 - conceptos basicos sobre excavaciones en proyectos y obras civiles (06-feb-15)
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Mg.Mg. Ing. Ing. FredyFredy Ponce R.Ponce R.
Módulo NMódulo NMódulo NMódulo N° 1111:::: “CONCEPTOS BASICOS SOBRE EXCAVACIONES “CONCEPTOS BASICOS SOBRE EXCAVACIONES “CONCEPTOS BASICOS SOBRE EXCAVACIONES “CONCEPTOS BASICOS SOBRE EXCAVACIONES EN PROYECTOS Y OBRAS CIVILES”EN PROYECTOS Y OBRAS CIVILES”EN PROYECTOS Y OBRAS CIVILES”EN PROYECTOS Y OBRAS CIVILES”
Lima, Perú – 06 y 07 Febrero 2015
Curso Taller:
Simulaciones de Casos con Software FPCost V.4.0®
Módulo NMódulo N°°11:: CONCEPTOS CONCEPTOS BASICOS SOBRE EXCAVACIONES BASICOS SOBRE EXCAVACIONES EN PROYECTOS Y OBRAS EN PROYECTOS Y OBRAS CIVILESCIVILES
Temario:
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
DIA VIERNES 06 FEBRERO 2015
22
I. EXCAVACIONES EN OBRAS CIVILES
II. APLICACIONES DE PERFORACION Y VOLADURA EN OBRAS CIVILES
III. CARACTERIZACION DEL MACIZO ROCOSO (INGENIERIA DE ROCAS)
IV. NUEVOS CONCEPTOS DE LA PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS
I.I.I.I. EXCAVACIONES EN OBRAS CIVILESEXCAVACIONES EN OBRAS CIVILESEXCAVACIONES EN OBRAS CIVILESEXCAVACIONES EN OBRAS CIVILES
Mg. Ing. Fredy Ponce R.33
Curso - Taller:
“PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS APLICADAS AL SECTOR CONSTRUCCION”
• Se refiere a actividades de MOVIMIENTO DE TIERRAS con el objeto de establecer las instalaciones de los siguientes tipos de obras:
a) Infraestructura Vial: Caminos (carreteras y accesos), vías férreas, puertos, aeropuertos.
b) Infraestructura Minera: Planta concentradora, PAD de lixiviación, presa de relaves, mineroducto, planta de desalinización de agua, caverna subterránea de chancado.
c) Infraestructura Energética: Línea de energía eléctrica, subestación eléctrica.
• Por ejemplo, en la Construcción de un Proyecto Minero se instalan las 3 infraestructuras anteriores, para la extracción y tratamiento del mineral, y el transporte del mineral procesado. Luego, se realiza el acondicionamiento de los equipos y maquinarias, tanto en la mina como en la planta. El período de construcción típico para proyectos mineros de gran envergadura varía entre 24 y 36 meses (2 a 3 años).
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
1. ¿QUÉ COMPRENDE LAS EXCAVACIONES EN OBRAS CIVILES?
44
CARTERA ESTIMADA DE PROYECTOS MINEROS CARTERA ESTIMADA DE PROYECTOS MINEROS –– A MAYO 2014A MAYO 2014
FUENTE: MINEM – CARTERA ESTIMADA DE PROYECTOS MINEROS MAYO 2014ELABORADO POR DIRECCION DE PROMOCION MINERA - MEM 55
US$ 61,278 Millones
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
SEGÚN MINERAL PREDOMINANTE
CARTERA ESTIMADA DE PROYECTOS MINEROS
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 66
• Movimiento de Tierras comprende el conjunto de actividades que se realizan en un terreno para la construcción de una obra, y que consiste en trasladar los materiales involucrados de un lugar a otro, y en sunueva posición crear una nueva forma y condición física, alcanzando de esta manera las cotas establecidas, al menor costo posible.
• Dichas actividades pueden realizarse en forma manual o mecánica.• Entre las actividades principales están los siguientes:
1) Excavaciones (Cortes).2) Rellenos (Terraplén, Pedraplén, etc.), y3) Eliminación del Material Excedente (Carguío y Transporte).
2. CONCEPTOS BÁSICOS DE MOVIMIENTO DE TIERRAS
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 77
• El Movimiento de Tierras puede constituir una obra de por si, o bien puede ser un medio auxiliar en la realización de otra obra, ejemplo:a) Construcción de una carretera, complejo industrial o presa.b) Fábrica de cemento... (cantera).
• Previo al inicio de una obra, se efectúan los Trabajos de Replanteo, accesos (rampas) para la maquinaria y los equipos, etc.
• Las fases fundamentales de ejecución de una Obra de Movimiento de Tierras en general son:1) ARRANQUE O EXCAVACIÓN (Perforación y Voladura).2) CARGA3) TRANSPORTE4) VERTIDO5) EXTENDIDO6) COMPACTACIÓN7) REFINE
3. ASPECTOS IMPORTANTES A TENER EN CUENTA
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 88
• Los volúmenes de excavaciones y rellenos se obtienen mediante levantamiento topográfico, por ello la unidad de pago es el m³ banco,
• El problema es que los volúmenes finales sólo serán conocidos al final del proyecto. Es necesario controlar los pagos a cuenta para que luego no existan devoluciones de volúmenes.
• El volumen del transporte se obtiene de asociar los volúmenes medidos topográficamente con las distancias que han recorrido,.
• Se debe conocer los alcances de cada partida, ya que es normal que cada cliente tenga estructuras de pago particulares.
• Los Precios Unitarios pueden están compuestos por varias sub-partidas. Se debe conocer qué actividades incluye cada una y “armar el rompecabezas”.
3. ASPECTOS IMPORTANTES A TENER EN CUENTA
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 99
• Una Excavación es la acción de retirar manual o mecánicamente un determinado material natural (Tierra o Roca), o un material compactado mecánicamente, alterando su densidad IN SITU.
4. EXCAVACIONES
1) Excavación de Top Soil.2) Excavación Común.3) Excavación de Roca (Ripable, Fija).
• Cada uno de ellos tienen un P.U. diferente.• Los levantamientos topográficos deben reflejar esta clasificación.
CLASIFICACIÓN DE EXCAVACIONES:CLASIFICACIÓN DE EXCAVACIONES:
b) b) Según la Magnitud de ExcavaciónSegún la Magnitud de Excavación
1) Excavación Masiva.2) Excavación de Zanja.3) Excavación Confinada.
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
a) a) Según el Tipo de MaterialSegún el Tipo de Material
1010
4.1)4.1) EXCAVACION MASIVAEXCAVACION MASIVA
• Es el movimiento de grandes masas de material en áreas extensas en superficie hasta los niveles especificados en planos (no incluye excavación de grandes volúmenes en zanjas, caso Camisea).
• Por su magnitud se ejecuta necesariamente mediante equipos.
• Es de mucha aplicación en la construcción de proyectos mineros, que requieren realizar grandes MOVIMIENTOS DE TIERRAS.
• Unidad de medida: metro cúbico (m³).
• Forma de medición: El volumen total de excavación se obtienetopográficamente, según la geometría correspondiente, siendo la altura, medida desde el nivel de fondo hasta el nivel de terreno.
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 1111
4.2)4.2) EXCAVACION DE ZANJAEXCAVACION DE ZANJA
• Es una excavación larga y estrecha que se hace en un terreno con diversos fines, como echar los cimientos de un edificio, colocar tuberías, permitir que corra el agua, etc., hasta llegar a los niveles y límites especificados en los planos.
• Unidad de medida: metro cúbico (m³).
• Forma de medición: El volumen total de excavación se obtienetopográficamente, según la geometría correspondiente, siendo la altura, medida desde el nivel de fondo hasta el nivel de terreno.
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 1212
• Excavación generalmente en pequeñas cantidades y espacios reducidos, bajo o fuera de los límites de la Excavación Masiva o Excavación de Zanja, pero excluyendo la sobre excavación.
• Por su condición se ejecuta preferentemente utilizando mano de obra y/o equipos manuales.
• Unidad de medida: metro cúbico (m³).
• Forma de medición: El volumen total de excavación se obtienetopográficamente, según la geometría correspondiente, siendo la altura, medida desde el nivel de fondo hasta el nivel de terreno.
4.3)4.3) EXCAVACION CONFINADA, MANUAL O ESTRUCTURALEXCAVACION CONFINADA, MANUAL O ESTRUCTURAL
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 1313
EXCAVACION CONFINADA, MANUAL O ESTRUCTURAL
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 1414
• Son estructuras que se construyen con materiales (TIERRA O ROCA) obtenidos de las excavaciones, o de áreas de préstamo adecuadas. Se realiza cuando el terreno original se encuentra por debajo del nivel de la construcción, y requiere completar para llevarlo a dicho nivel.
• Comprende trabajos de relleno de zanjas o de zonas requeridas por los niveles de pisos establecidos en los planos.
• Esta partida incluye trabajos de Relleno Compactado en capas de espesor variable, comprendiéndose además pruebas de compactación reglamentarias, así como dar cabida a los elementos que irán enterrados y subterráneos, tales como cimentaciones, tuberías, etc.
5. RELLENOS
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 1515
• Si se elimina sin autorización excavación apta y luego “falta” material para relleno, el volumen importado para “completar” el relleno no será reconocido.
• El relleno se obtiene de un único levantamiento y su clasificación está en función de la cantidad de material excavado apto para relleno.
CLASIFICACIÓN DE RELLENOSCLASIFICACIÓN DE RELLENOS
Excavación de Roca a Eliminar = 40,000 m³
Excavación de Roca Apta = 10,000 m³
EX
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= 50,000 m³
RE
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EN
O P
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RA
PL
EN
= 40,000 m³
Relleno Propio = 10,000 m³
Relleno de Préstamo = 30,000 m³
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
1) Relleno Propio, cuyo volumen será igual a lo excavado del material apto. 2) Relleno de Préstamo o Importado, cuyo volumen de excavación apta
“no alcanza” para completar el relleno. La diferencia será el volumen de relleno de préstamo o importado.
CANTERA DEROCAS
1616
5.1)5.1) RELLENO CON MATERIAL PROPIORELLENO CON MATERIAL PROPIO
• Esta partida comprende los rellenos a ejecutarse utilizando el material proveniente de las excavaciones de la misma obra.
• Unidad de medida: metro cúbico (m³).• Forma de medición: Se medirá el volumen de relleno compactado
calculando el volumen geométrico del vacío correspondiente a rellenar. En caso de requerirse rellenos masivos, deberá usarse el método del promedio de las áreas extremas multiplicando por las distancias entre ellas, acumulando los volúmenes parciales y/o por secciones.
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 1717
• Esta partida comprende los rellenos a efectuarse utilizando materiales traídos desde fuera de la Obra.
• El cliente exige que en lo posible todo el relleno se realice con material proveniente de las excavaciones (material propio). Autorizará el uso de material importado sólo si el material propio “no alcanza”.
• Unidad de medida: metro cúbico (m³).• Forma de medición: Tendrá valídez todo lo anotado en la partida de
rellenos con material propio.
5.2)5.2) RELLENO CON MATERIAL DE PRESTAMO O IMPORTADORELLENO CON MATERIAL DE PRESTAMO O IMPORTADO
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 1818
6.6. ELIMINACIÓN DE MATERIAL EXCEDENTEELIMINACIÓN DE MATERIAL EXCEDENTE
• Comprende la evacuación de material excedente así como desperdiciosde la obra (desmonte, residuos de mezcla, ladrillos, basura, etc.) despuésde haber efectuado las partidas de excavaciones, nivelación y rellenos de la obra, producidos durante la ejecución de la construcción.
• Unidad de medida: metro cúbico (m³).• Forma de medición: El volumen de material excedente de una excavación,
será igual a la diferencia entre el volumen excavado, menos el volumen del material necesario para el relleno compactado con material propio.
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 1919
• Conocida por su nombre inglés bulldozer. Estas máquinas remueven y empujan la tierra con su cuchilla frontal.
• La eficiencia de estas máquinas se limitan a desplazamientos de poco más de 100 m en horizontal.
• Estas máquinas suelen estar equipadas con dientes de acero (Rippers) en la parte posterior, los que pueden ser hincados en el terreno duro. Al avanzar la topadora con los dientes hincados en el suelo lo sueltan para poderlo luego empujar con la cuchilla frontal.
1) TRACTORES DE ORUGAS O TOPADORAS
7.7. EQUIPOS PARA MOVIMIENTO DE TIERRASEQUIPOS PARA MOVIMIENTO DE TIERRAS
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 2020
2) CARGADOR FRONTAL
• Estos equipos se utilizan para remover tierra relativamente suelta y/o roca, para cargarla en vehículos de transporte, como camiones o volquetes.
• Son generalmente articuladas para permitir maniobras en un espacio reducido.
3) EXCAVADORA
• Máquina autopropulsada, sobre neumáticos u orugas, con una estructura capaz de girar al menos 360º (en un sentido y en otro y de forma ininterrumpida) .
• Excava, carga, eleva, gira y descarga materiales por acción de la cuchara, la cual está fijada a un conjunto formado por pluma y brazo (balancín), sin que la estructura portante (chasis) se desplace.
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 2121
4) RETROEXCAVADORA
• Tiene la cuchara hacia abajo. Permite llegar a cotas más bajas.
• Utilizada sobre todo en construcción para zanjas, cimentaciones, desmontes, etc.
5) CAMIÓN TOLVA
• Tipo de camión adecuado para el transporte de tierra y material a granel. Para ello, operan con los equipos de excavación y carga.
• Son vehículos aptos para circular por todo tipo de terreno (vehículos 4 x 4 ó 6 x 6), de 120 HP a más).
• Tiene una capacidad de tolva de 2.5 a 15 m³.
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 2222
6) MOTONIVELADORA
• Conocida por el nombre inglés grader. • Se utiliza para mezclar terrenos, provenientes de
diferentes canteras, y dar una granulometría uniforme, formar capas o estratos en un espesor conveniente para ser compactadas.
• También se utiliza para perfilar los taludes tanto de rellenos como de cortes.
7) COMPACTADORA DE RODILLO LISO
• Son apisonadoras, cuya configuración puede ser de triciclo o de tándem, con un peso entre 10 y 20 t.
• Se emplean para la compactación de superficies regadas con emulsiones asfálticas y aglomerados.
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 2323
3°CARGUIO
1°PERFORACIÓN
5° (B)CHANCADO
5° (A)BOTADERO
7° (B)ACARREO
2°VOLADURA
8° (B)DESTINO FINAL DE ROCAS
6° (B)ACUMULACIÓN
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
DESMONTE
PAD, PRESAS, RELLENOS
8. PROCESO PRODUCTIVO DE EXCAVACION DE ROCAS EN UNA OBRA CIVIL (Cadena de Valor)
2424
¿US$/m³?
¿US$/m³?
ROCA UTIL
ROCA NO UTIL
II.II.II.II. APLICACIONES DE LA PERFORACION Y APLICACIONES DE LA PERFORACION Y APLICACIONES DE LA PERFORACION Y APLICACIONES DE LA PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS EN OBRAS CIVILESVOLADURA DE ROCAS EN OBRAS CIVILESVOLADURA DE ROCAS EN OBRAS CIVILESVOLADURA DE ROCAS EN OBRAS CIVILES
Mg. Ing. Fredy Ponce R.2525
Curso - Taller:
“PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS APLICADAS AL SECTOR CONSTRUCCION”
• GALERIAS Y RAMPAS
• PIQUES E INCLINADOS
• CHIMENEAS
• TUNELES(hidráulicos, viales, metros, submarinos)
• CAVERNAS
• PIQUES Y POZOS
• CARRETERAS(plataformas y rellenos)
• CANALES (sistemas de riego)
• ZANJAS PARA DUCTOS (gasoducto, mineroducto)
• DIQUES PARA PRESAS
•TAJO ABIERTO DE PEQUEÑA PRODUCCION(Hasta 5,000 TPDØ : de 2½” a 3½”)
• TAJEOS DE PRODUCCION(según método de explotación)
• CAMARAS Y SALONES MINEROS
•TAJO ABIERTO DE MEDIANA PRODUCCION(De 5,000 a 20,000 TPDØ : de 3½” a 63/4”)
•TAJO ABIERTO DE GRAN PRODUCCION(Mayor a 20,000 TPDØ : mayor a 63/4”)
• PUENTES• PUERTOS Y MUELLES, ETC.
• CENTRAL HIDROELECTRICA• LINEA TRANSM. ELECTRICA• SUB-ESTACION ELECTRICA
PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS
MINERIA SUPERFICIAL
MINERIA SUBTERRANEA
OBRAS CIVILES
• PRE-MINADO (desbroce)
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
1.1. APLICACIONES DE LA PERFORACION Y VOLADURA DE ROCASAPLICACIONES DE LA PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS
2626
• DIQUES PARA ESCOLLERAS(enrocados defensa ribereña)
¿Qué aplicación vamos a costear?¿Un software para cada caso?
SUBTERRANEA SUPERFICIAL
a) Construcción de Carreteras y Accesos.
b) Construcción de Infraestructura Minera:
• Planta concentradora• Canchas de lixiviación• Energía eléctrica• Saneamiento• Presa de relaves• Campamentos• Construcción de mineroductos
2. APLICACIONES SEGÚN SECTOR ECONOMICO2. APLICACIONES SEGÚN SECTOR ECONOMICO
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
Video 1Video 1: CONSTRUCCION DE UN PROYECTO MINERO: CONSTRUCCION DE UN PROYECTO MINERO
1) CONSTRUCCIÓN DE PROYECTOS MINEROS
2727
2) SECTOR TRANSPORTESa) Carreteras y caminos de acceso.b) Túneles viales y puentesc) Puertos. aeropuertos y ferrocarriles
3) SECTOR ELECTRICOa) Centrales hidroeléctricasb) Líneas de Transmisión Eléctricac) Sub-estaciones eléctricas
4) SECTOR SANEAMIENTOa) Presasb) Alcantarillado (servicio de agua potable)
5) SECTOR GAS NATURALa) Gasoductos
6) SECTOR AGRICULTURAa) Irrigación (túneles y canales de regadío)
2. APLICACIONES SEGÚN SECTOR ECONOMICO2. APLICACIONES SEGÚN SECTOR ECONOMICO
PROYECTO GAS DE
CAMISEA (Jul-2003)
CENTRAL HIDROELECTRICA
GALLITO CIEGO (Oct-1996)
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 2828
a) Escala de Pequeña Producción.- Operaciones mineras hasta 5,000 TPD, que utilizan diámetros de perforación desde 2½” a 3½”.
b) Escala de Mediana Producción.- Operaciones mineras desde 5,000 TPD hasta 20,000 TPD, que utilizan diámetros de perforación desde 3½” a 63/4”.
c) Escala de Gran Producción.- Operaciones mineras mayores a 20,000 TPD, que utilizan diámetros de perforación mayores a 63/4”.
A) OPERACIONES MINERAS A CIELO ABIERTO
3. APLICACIONES SEGÚN TIPO DE EXCAVACION 3. APLICACIONES SEGÚN TIPO DE EXCAVACION
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 2929
a) Canales, sistemas de riegob) Embalses de materiales locales (presas)c) Transporte por tuberías (oleoductos, gasoductos, etc.)d) Redes de saneamiento y drenajee) Rellenos hidráulicosf) Carreterasg) Enrocados para defensa ribereñas, etc.
B) OBRAS CIVILESB) OBRAS CIVILES
a) Túneles: hidráulicos, viales, metros, submarinos.b) Piques, pozos, inclinados, galerías.c) Cavernas y salones mineros.
D) OPERACIONES MINERAS SUBTERRANEASD) OPERACIONES MINERAS SUBTERRANEAS
a) Puertos, Diques y Muelles.b) Dragados y rellenos.
C)C) OBRAS HIDRAULICAS, PRESAS Y OBRAS MARITIMASOBRAS HIDRAULICAS, PRESAS Y OBRAS MARITIMAS
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
3. APLICACIONES SEGÚN TIPO DE EXCAVACION 3. APLICACIONES SEGÚN TIPO DE EXCAVACION
3030
1) CARRETERAS Y CAMINOS DE ACCESOS.
2) PLANTA CONCENTRADORA.
3) PLANTA DE LIXIVIACION (PAD’s).
4) PRESA DE RELAVES.
5) SUMINISTRO DE ENERGIA ELECTRICA.
6) LINEA DE IMPULSION DE AGUA DESALINIZADA.
7) CANTERAS PARA AGREGADOS.
8) PRE-MINADO DE MINAS A TAJO ABIERTO.
9) MINERODUCTOS.
10) PERFILADO DE TALUDES.
11) CONSTRUCCION DE MINAS SUBTERRANEAS.
4.4. PERFORACION Y VOLADURA EN LA CONSTRUCCION PERFORACION Y VOLADURA EN LA CONSTRUCCION DE PROYECTOS MINEROSDE PROYECTOS MINEROS
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 3131
PROYECTO YANACOCHA (Sep-1992)
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
PROYECTO CERRO LINDO (Julio-2006)
• Excavaciones de plataformas, taludes, cunetas, y alcantarillas, para los diversos accesos a las instalaciones del proyecto minero.
4.1) CARRETERAS Y CAMINOS DE ACCESOS
PROYECTO ANTAMINA (Mar-2000)
3232
PLANTA CONCENTRADORA DEL PROYECTO ANTAMINA
(Septiembre-1999)
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
• Incluye excavaciones masivas (plataformados), y excavaciones estructurales (zapatas y fundaciones) para alojar las estructuras de la planta concentradora.
4.2) PLANTA CONCENTRADORA
3333
PAD DE LIXIVIACION EN EL PROYECTO
ALTO CHICAMA (Julio-2005)
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
• Excavaciones masivas (plataformados) y no masivas (canales)para la construcción de las canchas de lixiviación (PAD’s).
PLANTA DE LIXIVIACION EN EL PROYECTO
EL ABRA - CHILE (Junio-1995)
4.3) PLANTA DE LIXIVIACION (PAD’s)
3434
4.5) SUMINISTRO DE ENERGIA ELECTRICA• Excavaciones estructurales (pozos) para los postes de la línea de
energía eléctrica, y excavaciones (plataformas) para sub-estaciones eléctricas.
4.6) LINEA DE IMPULSION DE AGUA DESALINIZADA• Excavaciones no masivas (accesos y plataformas) y excavaciones
estructurales (zanjas) para el tendido de la tubería de agua.
4.7) CANTERAS PARA AGREGADOS• Producción de roca proveniente de voladuras, el cual luego es
chancado, para utilizarse como material de agregado en trabajos de concreto, y también como rellenos en los procesos de la mina.
4.8) PRE-MINADO DE MINAS A TAJO ABIERTO• Excavación de material estéril (desbroce) para el inicio de la
explotación de un open pit.
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
4.4. PERFORACION Y VOLADURA EN CONSTRUCCION DE PERFORACION Y VOLADURA EN CONSTRUCCION DE PROYECTOS MINEROSPROYECTOS MINEROS
3535
MINERODUCTO DEL PROYECTO
ISCAYCRUZ (Julio-1996)
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
• Comprende excavaciones no masivas (plataformas y accesos) y excavaciones estructurales (zanjas) para el tendido de las tuberías, los cuales conducirán concentrados de mineral.
• El objeto de este tipo de excavación es reducir los costos de transporte de concentrados con camiones.
4.9) MINERODUCTO
3636
AREA CHANCADO PRIMARIO PROYECTO EL ABRA - CHILE (Junio-1995)
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
• Comprende trabajos especiales para la conformación de taludes estables y seguros.
• Para ello, se utilizan técnicas de perforación y voladura controlada de contorno (precorte y recorte).
4.10) PERFILADO DE TALUDES
3737
• Comprende excavaciones subterráneas de los siguientes:a) Galerías, rampas, chimeneas, piques, inclinados, etc.b) Cavernas y salones mineros (polvorines subterráneos, chancado
primario, taller de mantenimiento, planta concentradora, etc.)
4.11) CONSTRUCCION DE MINAS SUBTERRANEAS
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 3838
III.III.III.III. CARACTERIZACIÓN DEL MACIZO ROCOSO CARACTERIZACIÓN DEL MACIZO ROCOSO CARACTERIZACIÓN DEL MACIZO ROCOSO CARACTERIZACIÓN DEL MACIZO ROCOSO (INGENIERIA DE ROCAS)(INGENIERIA DE ROCAS)(INGENIERIA DE ROCAS)(INGENIERIA DE ROCAS)
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 3939
Curso - Taller:
“PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS APLICADAS AL SECTOR CONSTRUCCION”
4040
• MACIZO ROCOSO.- Es un complejo natural in-situ, de determinada composición litológica, con una estructura definida, y en un cierto estado de conservación (grado de alteración, tipo y grado de fracturación).
• Presenta carácter heterogéneo, comportamiento discontinuo y normalmente anisótropo (consecuencia de la naturaleza), frecuencia y orientación de los planos de discontinuidad.
1. ¿QUE ES UN MACIZO ROCOSO?
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
CARACTERÍSTICAS DE LOS MACIZOS ROCOSOS:
1) COMPOSICIÓN LITOLOGICA.- De que está constituido el macizo: Igneo, Sedimentario, Metamórfico.
2) ESTADO.- En que estado de conservación se encuentra la roca del macizo: Inalterado, Alterado.
3) ESTRUCTURA PRIMARIA.-Estructura original de la roca: Masivo, Estratificado, Esquistoso.
4) ESTRUCTURA SECUNDARIA.-Modificación de la estructura original: Plegado, Fracturado.
4040
ESTRUCTURA DEL MACIZO ROCOSO (Conjunto de Rocas Intactas y Discontinuidades)
DE ACUERDO CON LA ESCALA DE ANALISIS
DIAGRAMA QUE MUESTRA LA TRANSICIÓN DESDE LA ROCA INTACTA HASTA EL MACIZO ROCOSO MUY FRACTURADO
4242
• ROCA INTACTA (Matriz Rocosa, Roca Matriz).- Material rocoso sin discontinuidades, o bloques de roca entre discontinuidades. Se caracteriza por su densidad, deformabilidad y resistencia; por su localización geográfica; y por su litología (ya sea ésta única o variada).
• Geológicamente, se denomina ROCA a la asociación de uno o varios minerales, natural, inorgánica, heterogénea, de composición química variable, sin forma geométrica determinada, como resultado de un proceso geológico definido.
• Las rocas están constituidas en general como mezclas heterogéneas de diversos materiales homogéneos y cristalinos (minerales).
• Las rocas poliminerálicas están formadas por granos o cristales de varias especies mineralógicas, y las rocas monominerálicas están constituidas por granos o cristales de un mismo mineral.
• Las rocas pueden ser duras o blandas (rocas arcillosas o arenosas), y las fallas de los macizos rocosos se pueden presentar por zonas de debilidad, o por discontinuidades estructurales.
2. DEFINICION DE ROCA INTACTA
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
• Descripción elemental de los 3 grupos de rocas clasificados por su origen y características: Igneas, Sedimentarias y Metamórficas.
A) ROCAS IGNEAS
• Provienen del magma ígneo (masa de roca fundida, formada de silicatos, gases y vapor de agua, ubicada en la zona más externa del manto y en la zona inferior de la corteza terrestre).
• Las rocas ígneas en general, son densas, duras y competentes, pero tienden a descomponerse por acción del intemperismo y otros procesos de alteración que paulatinamente las transforman en arcilla, caolín, sílice y otros detritos.
• Su enfriamiento dio lugar a la formación de sistemas de fisuras de contracción (disyunción), muchas veces típicos para cada tipo de roca (cúbica, columnar, tubular, etc.); los que inciden en el resultado de las voladuras, con la preformación de bolonería.
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
3. CLASIFICACION GEOLOGICA DE LAS ROCAS
4343
A su vez, por su origen y textura se clasifican en:
a) ROCA PLUTÓNICA O INTRUSIVA: Se enfrió lentamente a profundidad,presentándose como grandes cuerpos subyacentes (batolitos), de textura granular gruesa. Ejm: granito, gabro, diorita, diabasa
b) ROCA VOLCÁNICA, EXTRUSIVA O LAVA: Salió a superficie de la tierra en estado de fusión, y se enfrió bruscamente a poca profundidad o en superficie, quedando una matriz de grano fino que engloba a algunos cristales mayores dispersos (fenocristales), por ello también llamado Roca Pórfida o Porfirítica. Algunas son muy densas (basalto), ligeras (tufo volcánico), y porosas (roca pómez).
c) ROCA FILONIANA O HIPABISAL: Formadas en condiciones intermedias entre intrusiva y extrusiva. Es de textura granular fina e
intermedia, densa y generalmente oscura, se presentan como dique e interestratificación por inyección en grieta o falla preexistente en rocas más antiguas. Ejm: dique de turmalina, de pegmatita.
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
CLASIFICACION DE ROCAS IGNEAS:
4444
B) ROCAS SEDIMENTARIAS• Son tipos de rocas que se han formado por:
1) Desintegración de roca preexistente, cuyos detritos fueron transportados, acumulados y compactados en extensas cuencas marinas durante muy largos períodos de tiempo.
2) Descomposición y acumulación de vegetales y vida animal.3) Precipitación química y decantación de soluciones minerales.
• No muestran cristales sino fragmentos irregulares o granos redondeados, de tamaños y distribución variables. Se clasifican en:
Mg. Ing. Fredy Ponce R.4545
a) SEDIMENTARIA DETRÍTICA O CLÁSTICA: (clasto = partícula). Proviene de rocas desintegradas y arrastradas por ríos y depositadas en capas que son sometidas durante un considerable período de tiempo a elevadas temperaturas y presiones. A su vez, se clasifican por el tamaño de sus granos en: - Grano Grueso: brecha, conglomerado, grava.- Grano Medio: arenisca, arcosa.- Grano Fino: pizarra, lutita, arcilla, filita.
CLASIFICACION DE ROCAS SEDIMENTARIAS:
b) SEDIMENTARIA QUÍMICA: Proviene del transporte de partes duras de organismos marinos mezclados con arena y arcillas, este transporte es provocado por las corrientes costeras. A su vez, se clasifican en:
- Calcárea: caliza, dolomita, travertino.- Silícea: silex, diatomita.- Alumínica: laterita, bauxita.- Ferruginosa: limonita, taconita.- Salina: sal, yeso, anhidrita, gema- Fosfática.
c) SEDIMENTARIA ORGÁNICA: Está formada por restos orgánicos. Ejemplos: carbón (lignito, antracita), diatomita.
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
B) ROCAS SEDIMENTARIAS
4646
• Resultan de la transformación profunda de rocas ígneas o sedimentarias por calor, grandes presiones y cambios químicos, debidos a fenómenos geológicos de gran magnitud, como los de granitización.
• Estas rocas permanecieron esencialmente sólidas durante el proceso de cambio, reteniendo algunas de sus características originales, por lo que suele decirse que han sido "recocidas”.
• Cuando el fenómeno es esencialmente térmico, a alta presión y sin cambios de composición, se denomina “Metamorfismo Isoquímico”.
• Pero cuando además se producen cambios de composición por migración y sustitución de materiales mediante procesos de alteración, como los de silicificación, propilización o cloritización, se denomina “Metasomático”.
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
C) ROCAS METAMORFICAS
4747
A) ROCA ÍGNEA Y METAMÓRFICA
Son usualmente las más duras de perforar y difíciles de volar. Por su origen plutónico o volcánico están asociadas a disturbios tectónicos que las han contorsionado y fisurado, mostrando planos de clivaje no regulares y amplia variación de su estructura granular. Se clasifican bajo 2 subdivisiones:
a) Roca de Granulometría Fina.- Son aquellas cuyas propiedades elásticas tienden a absorber la onda de choque generada por la voladura antes que a fragmentarse. Ejemplos: filita, gneis, hornfel.
b) Roca de Granulometría Gruesa.- algunas veces difíciles de perforar y muy abrasivas por su contenido de sílice, pero que usualmente se fragmentan con facilidad en la voladura. como el granito, diorita y cuarcita silicificada,
4. CLASIFICACION DE ROCAS PARA PERFORACION Y VOLADURA
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 4848
• Para fines de perforación y voladura, las rocas se clasifican en 2 grupos:
B) ROCA SEDIMENTARIA
• En esta roca el espesor del bandeamiento varía de acuerdo al tiempo de acumulación y la naturaleza de origen.
• Cuanto más masiva, definido y amplioes el bandeamiento, son más difíciles de volar eficientemente.
• La perforabilidad dependerá más de sus propiedades abrasivas que de su misma dureza. Algunas areniscas y calizas pueden presentar problemas difíciles de voladura.
• En particular, las rocas de grano grueso con una matriz débilrequieren consideraciones especiales porque en los disparos tienden más a compactarse o abovedar antes que a romperse claramente.
Mg. Ing. Fredy Ponce R.4949
4. CLASIFICACION DE ROCAS PARA PERFORACION Y VOLADURA
1) CALIZA (Roca Sedimentaria):• Fácil de excavar, consumo reducido de
explosivos y brocas. Pueden encontrarse como cavernas, a veces de grandes dimensiones, y manantiales de agua importantes.
2) ARENISCA (Roca Sedimentaria):• Fácil de excavar; normalmente menor consumo
de explosivos que en la caliza; mayor consumo de brocas. No suele presentar discontinuidades ni se encuentran grandes manantiales de agua.
3) PIZARRA (Roca Sedimentaria): • Fácil de excavar; según su naturaleza e
inclinación de los estratos, suele encontrarse poca agua, a veces se presentan manantiales importantes cuando la capa freática está sobre la excavación.
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 5050
5. COMPORTAMIENTO DE ROCAS TIPICAS EN LA PERFORACION Y VOLADURA
Mg. Ing. Fredy Ponce R.5151
4) ROCAS GRANÍTICAS:• Generalmente fáciles de excavar; el consumo
de los explosivos es más del doble que en la arenisca; el consumo de brocas depende de la naturaleza de la roca, que varía entre límites muy amplios; aunque, normalmente, las condiciones de esta roca son favorables, de vez en cuando pueden encontrarse manantiales de agua con grandes caudales.
5) ROCAS VOLCÁNICAS:• Son costosas de perforar y precisan
importante consumo de explosivos; suelen encontrarse estratos de tobas descompuestas que dan lugar a grandes manantiales.
5. COMPORTAMIENTO DE ROCAS TIPICAS EN LA PERFORACION Y VOLADURA
a) Densidad o peso específico.b) Compacidad y porosidad.c) Humedad e inhibición.d) Dureza y tenacidad.e) Frecuencia sísmica.f) Resistencia mecánica a la compresión y tensión.g) Grado de fisuramiento.h) Textura y estructura geológica. Variabilidad.i) Coeficiente de esponjamiento o expansión.
6. CARACTERISTICAS FISICAS DE LAS ROCAS
Ing. Fredy Ponce R.
• Las características geológicas y mecánicas, además de las condiciones del estado de las rocas a volar, determinan realmente el tipo de explosivo que deberá emplearse para fracturarlas eficiente y económicamente.
• Por ello, es muy importante que además de conocer las propiedades del explosivo se tenga en cuenta el grado de afectación que puedan presentar algunos parámetros de la roca como:
5252
• Característica importante y resolutiva de las rocas y minerales inherentes a su propia estructura molecular.
• Se define como la relación entre la masa del material y su volumen, siendo un factor ampliamente usado como indicador general de la mayor o menor dificultad que pueda encontrarse para romper a una roca, y en la práctica se relaciona con la macicez y dureza, por tanto con el grado de compacidad o porosidad.
• Como regla general, las rocas densas para fracturarse adecuadamente requieren de explosivos de alta presión de detonación, mientras que las menos densas requieren de explosivos de menor rango. Sin embargo, algunas rocas relativamente densas y porosas parecen absorber la energía de la explosión haciendo difícil su fracturación.
A) DENSIDAD O PESO ESPECÍFICO
Ing. Fredy Ponce R.
6. CARACTERISTICAS FISICAS DE LAS ROCAS
5353
• La dureza y cohesión de las rocas y minerales dependen de los enlaces entre moléculas constituyentes. En general la dureza aumenta con la densidad del empaquetamiento atómico y la disminución del tamaño de los iones.
• Técnicamente por “Dureza” se entiende a la resistencia al corte y penetración que presentan las rocas a la perforación, pero en la práctica se ha hecho común emplear el término para indicar su comportamiento en la voladura clasificándolas como: duras, intermedias y blandas.
• Es la “Tenacidad” realmente la resistencia a la rotura, aplastamiento o doblamiento.
D) DUREZA Y TENACIDAD
Ing. Fredy Ponce R.
6. CARACTERISTICAS FISICAS DE LAS ROCAS
• Por lo que deberíamos procurar el empleo de los términos de: Tenaces, Intermedias y Friables para indicar su comportamiento ante los explosivos.
5454
• La geomecánica de rocas actualmente juega un rol muy importante en la ingeniería minera e ingeniería civil.
• La caracterización geomecánica del macizo rocoso considera las propiedades referidas al comportamiento de las rocas al ser sometidas a esfuerzos mecánicos. es vital para diseñar la perforación y voladura, con el objetivo de: “excavar en el macizo rocoso causando el menor daño posible a la zona de influencia del trazo de la perforación”.
• Definen valores para evaluar las condiciones de estabilidad de la roca después de su excavación, y proporcionan un medio de comparación entre diferentes rocas. Normalmente son determinadas en laboratorios mediante prensas y equipos especiales.
• Las propiedades mecánicas del macizo rocoso para estos fines son:
1) Constantes Elásticas: Módulo de Elasticidad y Relación de Poisson.2) Resistencia a la Compresión Uniaxial.3) Condiciones de las Discontinuidades.4) Resistencia a la Tensión.
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
7. GEOMECÁNICA DE ROCAS EN PERFORACION Y VOLADURA
5555
7.1) CONSTANTES ELÁSTICAS
a) Módulo de Elasticidad o Módulo de Young
• La elasticidad es la propiedad que hace que un objeto que ha sido deformado, regrese a su forma original después de haberse removido las fuerzas deformadoras. Según esta definición, casi todos los materiales son elásticos (hasta cierto límite).
• Robert Hooke estableció que el esfuerzo es proporcional a la deformación (σ ∞ ε); a esto se le conoce como la ley de Hooke.
• Esta constante de proporcionalidad fue calculada a principios del siglo XIV por Tomas Young por ello se llama Módulo de Young, y que relaciona el esfuerzo y la deformación unitaria (mientras que el material no exceda su límite elástico).
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 5656
• El Módulo de Young se calcula con:
Donde: E = Módulo de Young.Ϭ= Esfuerzo o tensión.Є = Deformación.
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
7.1) CONSTANTES ELÁSTICAS
5757
• Aunque da la impresión de ser una medida de las propiedades elásticas de los materiales, E es una medida de su rigidez, entre mayor es el valor de esta constante, mayor es la rigidez del material.
• El Módulo de Young mide la resistencia elástica o la habilidad de una roca para resistir la deformación. Se expresa en psi.
• Influye en la malla de perforación, tipo y cantidad de explosivo a utilizar en las voladuras.
a) Módulo de Elasticidad o Módulo de Young
•• Cuando un cuerpo se acorta por efecto de una Cuando un cuerpo se acorta por efecto de una compresióncompresión, se , se alarga en la dirección perpendicular a dicha compresión. Un cuerpo alarga en la dirección perpendicular a dicha compresión. Un cuerpo alargado por efecto de una alargado por efecto de una traccióntracción, disminuye su ancho en la , disminuye su ancho en la dirección perpendicular a la tensión.dirección perpendicular a la tensión.
• El Coeficiente de Poisson (υυυυ) es un parámetro característico de cada material que indica la relación entre la deformación relativa en sentido transversal (contracción lateral) que sufre dicho material, y la deformación relativa longitudinal en dirección del esfuerzo de tensión aplicada sobre el mismo (elongación axial).
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
7.1) CONSTANTES ELÁSTICAS
b) Relación o Coeficiente de Poisson
5858
• Así, si sobre el cuerpo de la figura se aplica una fuerza de tracción en dirección x se produce un alargamiento relativo εx en esa dirección y un acortamiento relativo εy y εz en las 2 direcciones transversales, definiéndose el coeficiente de Poisson como:
CONSTANTES ELASTICAS DE DIVERSOS MATERIALES
Mg. Ing. Fredy Ponce R. 5959
• Cuanto menor es el valor de υυυυ, mayor es la propensión a la rotura. υυυυ es una medida de la fragilidad.
• Cuanto mayor sea el valor de E, mayor dificultad tendrá para romperse.
Coeficiente de Poisson (υυυυ)
Módulo de Young (E)
6060
Tabla 1: COEFICIENTE DE POISSON PARA ROCAS INTACTAS, modificado según Kulhawy (1978)
7.2) RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN UNIAXIAL (RCU)
• Define la fuerza o carga por unidad de superficie bajo la cual una roca fallará por corte o cizalla. En otros términos, es la resistencia a ser sobrepasada para llegar a la rotura por presión, dada en psi.
• Considerada una de las propiedades más importante a utilizar en el diseño de la perforación y voladura. Su conocimiento determina la técnica de perforación y voladura a emplear: selección del trazo de perforación, selección del tipo de explosivo, principalmente sumada al estudio de las constantes elásticas de la roca.
• La Resistencia a la Compresión de la roca puede determinarse en forma rápida en un frente, conociendo de esta forma la respuesta del macizo rocoso a ser excavado, rediseñando oportunamente las variantes de perforación y voladura a ejecutarse.
• La RCU en el campo, se llega a determinar mediante la utilización del Martillo Schmith, el cual puede formular rangos de resistencia de roca de 20 - 400 MPa. Los análisis deberán ser efectuados discretizando dominios geomecánicos.
Mg. Ing. Fredy Ponce R.6161
Tabla 2: RELACIÓN DE DUREZA, CARGA PUNTUAL Y RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SIMPLE
6262Mg. Ing. Fredy Ponce R.
• CALIDAD DEL MACIZO.- Un suelo o roca es considerado blando o duro, según el siguiente rango de resistencia a la compresión:1) Suelo Blando: menos de 4 Kg/cm²2) Suelo Duro: entre 4 - 10 Kg/cm²3) Roca Blanda: de 10 a 375 Kg/cm²4) Roca Intermedia: de 375 a 700 Kg/cm²5) Roca Dura: más de 700 Kg/cm²6) El Concreto Común: sólo 210 Kg/cm²
Tabla 3: PROPIEDADES FISICAS SEGÚN TIPO DE ROCA
6363Mg. Ing. Fredy Ponce R.
7.3) CONDICIONES DE LAS DISCONTINUIDADES
• Condición de distribución espacial de las discontinuidades (mayores y menores) orientaciones y espaciamiento básicamente.
• Estas propiedades deberán ser evaluadas respecto a los principales sistemas de discontinuidades presente en el macizo rocoso.
• El espaciamiento determinará el tamaño de bloques in situ y por ende el grado de fragmentación del macizo rocoso esperado. Los programas de Perforación y voladura apuntarán a lograr la óptima fragmentación en función a este parámetro.
• La performance de la perforación y voladura, responderá a las condiciones de estabilidad que asocia la distribución espacial de las discontinuidades.
Mg. Ing. Fredy Ponce R.6464
7.4) RESISTENCIA A LA TENSIÓN
• Es la facultad que tiene una roca de resistir a ser deformada, torsionada o tensada hasta llegar a su punto de rotura. Es la resistencia elástica del macizo rocoso.
• Operativamente se conoce a este parámetro como Resistencia al Arranque.
• Asocia la fragilidad de la masa rocosa cuando es sometida a esfuerzos de tensión.
• Los ensayos de laboratorio de compresión uniaxial determinarán los módulos elásticos de Poisson y Young. Si no se cuenta con información de ensayos de laboratorio se pueden estimar con ayuda de softwares geomecánicos y formulaciones, que asocian los parámetros de resistencia básicamente.
Mg. Ing. Fredy Ponce R.6565
PARÁMETROS GEOMECÁNICOS PROPIEDADES DE INGENIERÍA
RESISTENCIA DEFORMABILIDAD
Resistencia a la Tracción
Resistencia a Compresión Uniaxial (RCU)
Resistencia a Compresión Triaxial:a) Cohesión (c)b) Angulo de fricción (Ø)
Módulos Elásticos: a) Módulo de Young (E)b) Módulo de Poisson (v)
ENERGIA REQUERIDA DEL EXPLOSIVO
Mg. Ing. Fredy Ponce R.6666
IV.IV.IV.IV. NUEVOS CONCEPTOS DE PERFORACION NUEVOS CONCEPTOS DE PERFORACION NUEVOS CONCEPTOS DE PERFORACION NUEVOS CONCEPTOS DE PERFORACION Y VOLADURA DE ROCASY VOLADURA DE ROCASY VOLADURA DE ROCASY VOLADURA DE ROCAS
Mg. Ing. Fredy Ponce R.6767
Curso - Taller:
“PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS APLICADAS AL SECTOR CONSTRUCCION”
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
Objetivo del Taladro:
• Alojar las cargas explosivas y sus accesorios, paradespués detonarlos y fragmentar la roca requerida.
Video 2: PERFORACIONVideo 2: PERFORACIONdrillinganim.m1v
1.1. CONCEPTO GENERAL DE LA PERFORACION DE ROCASCONCEPTO GENERAL DE LA PERFORACION DE ROCAS“La perforación de rocas es la primera operación unitaria y de
la cual depende el éxito de las demás operaciones unitarias”.
• Consiste en abrir en la roca unos huecos u orificios cilíndricos, llamados: “Taladros”, “Barrenos”, “Hoyos”, “Pozos” (en inglés “Blast Holes”). Estos son de diferente diámetro y profundidad de acuerdo a diseños y parámetros, y a una dinámica de cambios conforme avanza la tecnología.
6868
1.1)1.1) PRINCIPIOS DE PERFORACION DE ROCASPRINCIPIOS DE PERFORACION DE ROCAS
• Se basa en principios mecánicos de percusión y rotación, cuyos efectos de golpe y fricción producen el astillamiento y trituración de la roca en un área equivalente al diámetro de la broca y a una profundidad dada por la longitud del barreno utilizado.
• La resistencia a la compresión, y abrasividad de la roca son factores importantes para determinar qué medio de perforación emplear: rotación simple o rotopercusión.
• La resistencia compresiva influye en la velocidad de penetración, usualmente cuanto más suave sea la roca, mayor debe ser la velocidad de perforación. Por otro lado, cuanto más resistente sea la compresión, mayor fuerza y torque serán necesarias para perforarla.
• La abrasividad influye en el desgaste de la broca, y éste a su vez en el diámetro final de los taladros, cuando ésta se adelgaza (brocas chupadas).
Mg. Ing. Fredy Ponce R.6969
• La eficiencia en perforación consiste en lograr la máxima penetración al menor costo.
• La explotación de minas superficiales y subterráneas es un conjunto de operaciones íntimamente relacionadas entre sí.
• Un factor importante para mantener en la mina un flujo constante de mineral a la planta de beneficio o tratamiento, es controlar el grado de fragmentación, para lo cual se requiere un gran consumo de energía.
• La Voladura de Rocas sigue siendo la técnica más efectiva y económica para la rotura o fragmentación de rocas y minerales, y para ello utiliza explosivos.
• Pero, por la naturaleza de los explosivos, y de los métodos que se emplean, presenta también un alto potencial de riesgo para las personas que la efectúan, por lo que es importante conocer los productos explosivos y técnicas de voladura, así como tomar todas las precauciones para su ejecución.
Mg. Ing. Fredy Ponce R.7070
2.2. CONCEPTO GENERAL DE LA VOLADURA DE ROCASCONCEPTO GENERAL DE LA VOLADURA DE ROCAS
• La voladura de rocas es la segunda operación minera unitaria después de la perforación, y su objetivo principal es la fragmentación del macizo rocoso, la cual se produce por el desbalance de energías que debe existir entre:a) La energía físico-química producida por la detonación de una
mezcla explosiva comercial, yb)La energía de deformación de la roca a fragmentarse.
• Es muy importante la precisión con que esa energía debe ser dirigida al momento de la voladura para lograr la fragmentación de la roca al nivel granulométrico deseado.
• El desarrollo tecnológico de los equipos de perforación y de voladura debe orientarse a una mayor precisión para lograr un óptimo grado de fragmentación del mineral o roca, según sea el caso.
Mg. Ing. Fredy Ponce R.7171
“El éxito de una voladura depende que tan buena sea la malla de perforación, y de la cantidad óptima de explosivo por taladro”.
2.2. CONCEPTO GENERAL DE LA VOLADURA DE ROCASCONCEPTO GENERAL DE LA VOLADURA DE ROCAS
Ingeniería de Voladura
IMPLEMENTACIÓN EN EL CAMPO
Ingeniería de Sistemas
Ingeniería de Rocas
SI NO
FRAGMENTACIÓN OPTIMA
Ingeniería de Explosivos
Menor Costo Total de Excavación
Ingeniería de Diseño
Ingeniería de Perforación
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
CONTROL DE VIBRACIONESCONTROL DE
ROCAS VOLANTESCONTROL DE
PAREDES FINALESCONTORNO
SUBTERRANEO
EVALUACIÓN TECNICA
3. NUEVO ENFOQUE DE LA PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS
EVALUACIÓN ECONOMICA
¿Ciencia o Arte?
7272
AVANCES Y DESARROLLOS TECNOLÓGICOS EN PERFORACIÓN Y VOLADURA:
a) Caracterización de los macizos rocosos.b) Equipos de perforación más potentes, eficientes y de mayor precisión,
orientados a lograr un óptimo grado de fragmentación de rocas.c) Explosivos más seguros, económicos y ecológicos.d) Sistemas de carga de explosivos mecanizados.e) Accesorios de iniciación más precisos y seguros (detonador electrónico).f) Aplicaciones informáticas para el diseño de voladuras.g) Técnicas y equipos de instrumentación para evaluación de los resultados.
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
DESARROLLO DE LA INGENIERÍA DE VOLADURASDESARROLLO DE LA INGENIERÍA DE VOLADURAS
2) EMPIRISMO(Consumo específico)
4) CIENCIA(Modelos numéricos)
1) INTUICIÓN(Lógica simple)
3) PRINCIPIOS(Mecanismos de fractura, etc.)
CONOCIMIENTO
7373
VOLADURAÓPTIMA
MENOR COSTO GLOBALMINA Y PLANTA
PERFORACIONOPTIMA ++
1) Considerar a la Perforación y Voladura como etapas de la Cadena de Valor, definiendo la fragmentación óptima (el cual debe ser de un tamaño según el requerimiento del proceso global Mina - Planta), que generealtas eficiencias en los procesos de carguío acarreo, chancado y molienda); así como las características de los “insumos” (información geotécnica, malla de perforación, etc.).
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
OBJETIVO PRINCIPAL FRAGMENTACION OPTIMA
2) Optimizar la fragmentación, no es buscar “la TM rota más barata”, sino “la TM más económica del proceso Mina - Planta”. Es decir, podemos minimizar este Costo Global optimizando la fragmentación por voladura.
7474
4.4. ENFOQUE ACTUAL DEL COSTO DE OPERACIÓN EN MINERIAENFOQUE ACTUAL DEL COSTO DE OPERACIÓN EN MINERIA
FRAGMENTACION DE ROCA POR VOLADURA
Mg. Ing. Fredy Ponce R.7575
PERFORACIÓN
VOLADURA
CARGUIO Y ACARREO
CHANCADO PRIMARIO
FAJA TRANSPORTADORA
CHANCADO SECUNDARIO
MOLIENDA
MINERALIN-SITU
SIGUIENTES ETAPAS DEL PROCESAMIENTO DE MINERALES
Fragmentación
Fragmentación
Transporte
Fragmentación
Transporte
Fragmentación
Fragmentación
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
5. VARIABLE ALEATORIA FRAGMENTACIÓN INTERRELACIONA A TODAS LAS OPERACIONES MINERO-METALÚRGICO
7676
GRADO DE FRAGMENTACIONGRADO DE FRAGMENTACION
GRADO DE FRAGMENTACIONGRADO DE FRAGMENTACION GRADO DE FRAGMENTACION
GRADO DE FRAGMENTACION
PERFORACION
Y VOLADURA TRANSPORTE
CARGUIO CHANCADO Y
MOLIENDA
IMPACTOS AMBIENTALES
GRUESA FINA
$ $
$ $
$
$ TOTAL
GRUESA FINA GRUESA FINA
GRUESA FINAGRUESA FINA
GRUESA FINA
EFECTOS DEL GRADO DE FRAGMENTACION EN LOS COSTOS DE UNA OPERACIÓN MINERA (Curva de Costos)
VOLADURA
OTRAS CONSIDERACIONES:
• SEGURIDAD• DAÑOS POR VOLADURA,• TAMAÑO POR VOLADURA• DISEÑO Y PLANIFICACION MINERA• CARACTERISTICAS DE LA PILA DE
ESCOMBROS, EXCAVABILIDAD• CONTROL DE LEYES, DILUCION• CONTROL GEOLOGICO• DISPONIBILIDAD DE EQUIPOS, ETC.Mg. Ing. Fredy Ponce R.
COSTO TOTAL
7777
INCREMENTO DE LA EFICIENCIA EN CARGUIO POR MEJOR FRAGMENTACION
Mg. Ing. Fredy Ponce R.
OBJETIVO PRINCIPAL: OPTIMIZAR LA FRAGMENTACIÓN
Mg. Ing. Fredy Ponce Ramírez
E-mail: fponcer@yahoo.es
Celular: 51 1 975589453
RPM: # 931393
7979
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