EXPOSITOR:
Operaciones Tajo “Raúl Rojas”.
EMPRESA MINERA DEL CENTRO DEL PERU CENTROMIN PERU S.A.
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION Cerro de Pasco
Ingº Abel Lavado Carranza
Restricciones de Voladura en el Tajo “RAUL ROJAS”
1) Cercanía de las casas particulares, que sse encuentran bordeando el Tajo.
2) Cercanía de edificios de la empresa ( p l a ((planta concentradora, Oficinas, Talleres).
3) Labores subterráneas (pique, tajeos, etc.)
4) Altas temperaturas en los cuerpos m i n e r a l imineralizados de pirita.
5) Presencia de aguas subterráneas.
6) Presencia de gases sulfurosos (SO2- H2S).
7) Se tiene 22 tipos de materiales con diferentes ccaracterísticas Geomecánicas.
8) Problemas sociales para la expansión del T aTajo.
9) Problemas ambientales
MEDIO AMBIENTEFACTORES NO
DESEADOS EN UNA VOLADURA
• Vibraciones• Aire de voladura (Air Blasting)• Polvo (Dust)• Ruido (Noise)
• Lanzamiento de rocas (Fly Rocks)
EQUIPO SENSITIVO A LA VIBRACION
Decisión para la Operación de planeamiento y Voladura
INVESTIGACION DEL TERRENO
SENSIBILIDAD DEL SER
HUMANO
COMO SON LAS VIBRACIONES EN
TERRENO SATURADO
CONDICONES DE LAS CONSTRUCCIONES
Análisis de riesgos
CIMENTACION DE LAS CONSTRUCCIONES
Tipos de Ondas Elásticas
• A ) Ondas Internas– Ondas de compresión o principales, P– Ondas transversales, T– Ondas de cizalladura o secundarias, SH - SV
• B) Ondas de Superficie– Ondas Rayleigh, R– Ondas Love, L
Extensió
n de la Onda
SH
P SV R
T
R
V
R
P
P
SH
SV
Fuente de Energía
Geophone
Efectos de la transmisión de la onda de vibración sobre
las estructuras
Compression Tension
El efecto de la Onda de propagación P
Onda de cizalladura o secundaria en la dirección
Vertical
El efecto de la Onda de propagación S
Onda de cizalladura o secundaria en la dirección Horizontal
Transmisión de las Ondas de Vibración por componentes
Movimiento de la partícula P
Movimiento vertical de la partícula
Dirección de Propagación
Fórmula general para cálculo de la velocidad de la
partícula
PPV max. = K ( D / W n ) -m
Donde:
PPV = Máxima velocidad de la partícula
D = Distancia radial entre el disparo y la
zona a medir.
W = Peso total de explosivos para
un mínimo de 8 ms.de retardo.
K, m,n = Factores del lugar donde se
realizan las mediciones.
Criterios para evaluar las vibraciones
•La velocidad de la partícula
•Distancia escalada
•Análisis de la frecuencia
La velocidad de la partícula
0 - 94 m.
( 0 - 300 ft. )
31.75 mm/s.
( 1.21 in / s )
95 - 1562.5 m.
( 301 - 5000 ft. )
25.4 mm/s.
( 1.00 in / s )
1563 a más
( 5001 ft. a más. )
12.7 mm/s.
( 0.5 in / s )
DISTANCIA DEL LUGAR DE LA VOLADURA
MAXIMA VELOCIDAD PERMISIBLE DE LA
PARTICULA
Distancia Escalada
0 - 94 m.
( 0 - 300 ft. )
50
95 - 1562.5 m.
( 301 - 5000 ft. )
55
1563 a más
( 5001 ft. a más. )
65
DISTANCIA DEL LUGAR DE LA VOLADURA
FACTOR DE LA DISTANCIA
D/W 1/2 )ESCALADA (
Análisis de la frecuencia
Las frecuencias producidas en una voladura, son muy importantes y una manera de tener un conocimiento global del contenido de frecuencia en la onda es por medio del análisis Transformada de Fourier. Esto muestra el dominio relativo de varias frecuencias que existan en la forma de la onda, pero no provee información acerca de un lugar determinado en la onda; esta información puede obtenerse usando el análisis de la frecuencia discreta.
La única razón para efectuar este tipo de análisis es que cierta velocidad máxima de la partícula asociada con la frecuencia podría ser alta haciendo notar que la velocidad es aceptable para que no ocurra daño, sin embargo la onda podría contener velocidades de partículas y frecuencia que podrían ocasionar daños estructurales
Métodos para reducir, mitigar y/o minimizar el nivel de vibraciones
- Reducir el peso de explosivo por retardo
- Reducir el confinamiento del explosivo Por medio de:
• Reducir el burden y espaciamiento
• Cálculo adecuado del Taco o Stemming.
• Reducir la sobreperforación.
• Reducir la profundidad del taladro
• Disminuir el diámetro de perforación
• Proveer más de una cara libre
• Diseñar la voladura de modo que los taladros salgan con una secuencia, alejandose a la estructura.
• Usar retardos largos entre un rango de 50 a 60 ms.
• Usar detonadores en donde la dispersión de tiempos sea mínima.
Distribución de carga para reducir, mitigar y/o minimizar
vibraciones
7 m. (TACO)
1 m. (ANFO)
2 m. (TACO)
2 m. (ANFO)
5 m. (TACO)
1 m. (ANFO)
2 m. (TACO)
1.5 m. (ANFO)
6 m. (TACO)
6 m. (ANFO)
2 m. (TACO)
0.5 m. (ANFO)
A B
C
Cuadro comparativo de costos
• Ml. Cargados
• Kg. / Ml.
• Malla
• Altura
• Volumen
• TM.
• Perforación $/TM
• Kg. / m3
• Kg. / TM.
• $/Ml.
• $/ m3
• $/ TM
3
40
5.5 x 5.5 m.
10 m.
302.5 m3
883.3
0.3398
0.3966
0.1359
34.55
1.142
0.3911
3
40
5 x 5 m.
10 m.
250 m3
730
0.3398
0.4800
0.1643
29.52
1.181
0.4044
6
40
7 x 7 m.
10 m.
490 m3
1430.8
0.3398
0.4898
0.1677
56.65
1.156
0.3959
A B C
5 m,
5 m.
Cordón detonante
FANEL Nº 14
FANEL Nº 15
FANEL Nº 16
FANEL Nº 17
FANEL Nº 19
FANEL Nº 18
FANEL Nº 20
INICIO42 ms (RETARDO) 3 m.
7 m. (TACO)
1 m. (ANFO)
2 m. (TACO)
2 m. (ANFO)
BOOSTER 450 gr.
BOOSTER 450 gr.
FANEL Nº 19. FANEL Nº 20.
Malla de perforación-forma de carguío
Ejemplo de cálculos para hallar la profundidad del
explosivo
TACO
2 m.
1.4 m.
D =
DISTANCIA DESDE LA SUPERFICIE AL
CENTRO DE LA CARGA QUE ORIGINA EL
CRATER
PESO DEL EXPLOSIVO
OCUPADO SOLO EN LA PARTE
SUPERIOR DE LA COLUMNA
EXPLOSIVA; EQUIVALENTE A 10”
VECES EL DIAMETRO
COLUMNA EXPLOSIVA
SOBREPERFORACION = 1.1 m.
LONGITUD EXPLOSIVA DE L CRATER DEFINIDO
DE LA CARGA
SD = 0 - 0.6
Unidades Métricas
SD = 0.64 - 0.88
SD = 0.92 - 1.40
SD = 1.44 - 1.80
SD = 1.84 - 2.40
SD = 2.4 +
( m / Kg. 1/3 )
SD = 0 -1.5
SD = 1.6 -2.2SD =2.3 - 3.5
SD =3.6 - 4.5SD =4.6 - 6.0
SD = 6 +
( ft / Lb 1/3 )
RUIDO Y VOLADURA DE ROCAS INSIGNIFICANTES-, BUENA FRAGMENTACION,
VIBRACION MODERADA
ENERGIA INCONTROLABLE ROCAS VOLATILES EXCESIVAS Y POLVO Y
RUIDOS DE VOLADURA MAXIMA, EXELENTE FRAGMENTACION
BUENOS CRATERES
NINGUN EFECTO SIGNIFICANTE EN
LA SUPERFICIE
PEQUEÑOS DISTURBIOS EN LA SUPERFICIE
MONTICULOS, VOLADURA DE
ROCAS, Y FRAGMENTACION
Esquema mostrando los factores prácticos hallados para diferentes
profundidades de la carga explosiva
Cálculo de Taco (Stemming)
DIAMETRO DE TALADRO
9 " = 228.6 mm.EXPLOSIVO : ANFO
L = 229 x 10 = 2.2861000
W = 2.29 x 40 Kg/m 91.44
W1/3 = 91.4 1/3 = 4.51 Kg.
SD = D = D = SD W 1/3
W 1/3
Tomando un valor de seguridad para
SD = 1.3 TenemosD = 1.3 x 4.51 = 5.857
STEMMING = D - ( 1/2 x L )
STEMMING = 5.857 - 2.286 = 4.7 m.2
D = S + ( 1/2 * L)
D = 4.7 + 2.286 = 5.86 m.2
SD = D / ( W 1/3 )
SD = 5.86 = 1.304.51
DIAMETRO DE TALADRO
9 " = 228.6 mm.EXPLOSIVO : ANFO
L = 229 x 10 = 2.31000
W = 2.29 x 40 Kg/m 91.44
W1/3 = 91.4 1/3 = 4.51 Kg.
SD = D = D = SD W 1/3
W 1/3
Tomando un valor de seguridad para
SD = 1.5 TenemosD = 1.5 x 4.51 = 6.758
STEMMING = D - ( 1/2 x L )
STEMMING = 6.758 - 2.3 = 5.6 m.2
D = S + ( 1/2 * L)
D = 5.6 + 2.3 = 6.76 m.2
SD = D / ( W 1/3 )
SD = 6.76 = 1.504.51
Cálculo de Taco (Stemming)
DIAMETRO DE TALADRO
9 " = 228.6 mm.EXPLOSIVO : ANFO
L = 229 x 10 = 2.31000
W = 2.29 x 40 Kg/m 91.44
W1/3 = 91.4 1/3 = 4.51 Kg.
SD = D = D = SD W 1/3
W 1/3
Tomando un valor de seguridad para
SD = 1.59 TenemosD = 1.59 x 4.51 = 7.163
STEMMING = D - ( 1/2 x L )
STEMMING = 7.163 - 2.3 = 6.0 m.2
D = S + ( 1/2 * L)
D = 6.0 + 2.3 = 7.16 m.2
SD = D / ( W 1/3 )
SD = 7.16 = 1.594.51
Cálculo de Taco (Stemming)
REGRESIÓN DE DATOS EN VOLCANICO
y = -0.9177x + 2.5132R2 = 0.2828
0.1
0.6
1.1
1.6
2.1
2.6
0.1 0.6 1.1 1.6 2.1
DISTANCIA ESCALADA
PPV
(mm
/seg
)
REGRESION DE DATOS EN CALIZA
y = -1.3908x + 2.9923R2 = 0.5465
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500DISTANCIA ESCALADA
PPV
(mm
/seg
)
REGRESIÓN DE DATOS EN CALIZAEXPANSIÓN NORTE
y = -1.6059x + 3.3897R2 = 0.3752
0.0000.2000.4000.6000.8001.0001.2001.4001.6001.800
0.800 1.000 1.200 1.400
DISTANCIA ESCALADA
PPV
(mm
/S)
1° Se calcula la DS
DS= 150/100^1/3 = ¨=32.32
2° Ecuación de la recta
Y= -1.3908 X + 2.9923 (a)
3° Pero:Y = Log10 PPVX = Log10 DS = 1.5095 (b)
4° Reemplazando (b) en (a)
Y= -1.3908 * 1.5095 + 2.992Y= 0.89
PPV = antilog YPPV = 7.815 mm/s
Distancia: 150 mCantidad de explosivo a usar: 100 Kg
Roca: Caliza
CANTIDAD DE EXLOSIVO 100 KgDISTANCIA DE DISPARO X Y PPV
DS log. DS -1.3908x + 2.9923 mm./s60 m. 13 1.111 1.44645 27.9580 m. 17 1.236 1.27268 18.74
100 m. 22 1.333 1.13790 13.74150 m. 32 1.509 0.89299 7.82200 m. 43 1.634 0.71923 5.24300 m. 65 1.810 0.47432 2.98400 m. 86 1.935 0.30055 2.00500 m. 108 2.032 0.16577 1.46600 m. 129 2.111 0.05565 1.14
CANTIDAD DE EXLOSIVO 100 KgDISTANCIA DE DISPARO X Y PPV
DS log. DS -09177x + 2.5132 mm./s60 m. 13 1.111 1.49319 31.1380 m. 17 1.236 1.37853 23.91
100 m. 22 1.333 1.28960 19.48150 m. 32 1.509 1.12800 13.43200 m. 43 1.634 1.01334 10.31300 m. 65 1.810 0.85175 7.11400 m. 86 1.935 0.73709 5.46500 m. 108 2.032 0.64816 4.45600 m. 129 2.111 0.57549 3.76
CANTIDAD DE EXLOSIVO 100 KgDISTANCIA DE DISPARO X Y PPV
DS log. DS -1.6059x + 3.3897 mm./s60 m. 13 1.111 1.60477 40.2580 m. 17 1.236 1.40413 25.36
100 m. 22 1.333 1.24850 17.72150 m. 32 1.509 0.96572 9.24200 m. 43 1.634 0.76508 5.82300 m. 65 1.810 0.48229 3.04400 m. 86 1.935 0.28165 1.91500 m. 108 2.032 0.12602 1.34600 m. 129 2.111 -0.00113 1.00
TABLA DE CALCULO DISTANCIA - CARGA - PPV
Roca caliza - Norte
TABLA DE CALCULO DISTANCIA - CARGA - PPV
Roca caliza
Roca volcánico
TABLA DE CALCULO DISTANCIA - CARGA - PPV
Conclusiones
1) La velocidad de la partícula sigue siendo el mejor criterio para medir el movimiento del terreno.
2) La velocidad de la partícula es el criterio más práctico para regular el daño potencial para las clases de estructuras con buenas características de respuesta.
3) Los daños potenciales para voladuras de bajas frecuencias ( < de 40 Hz.) son considerablemente más altas que aquellas voladuras de altas frecuencias (> a 40 Hz.)
4) El diseño de construcción de las casas es también un factor preponderante del nivel de daño mínimo esperado.
5) Realizar un estudio técnico-científico para determinar la PPV para cada tipo de construcción.
6) Todas las casas tiene fracturas por una variedad de los esfuerzos del entorno, como humedad, cambios de temperatura, reacomodo de los bloques de terreno, variaciones de humedad en el terreno, vientos, absorción de agua, etc.
7) Problema Humano; la sensibilidad humana a las vibraciones es muy alta, de tal manera que mucho antes de tener un daño en el edifico, los habitantes perciben vibraciones que pueden alarmarlos.