exsa-vibraciones producidas por voladura

5/26/2018 Exsa-Vibraciones Producidas Por Voladura

1/32

Vibraciones producidas porvoladura en minera


2/32

HAY LECCIONES QUE DEBEMOS APRENDER


3/32

Introduccin:

La voladura representa la operacin unitaria de mayorimportancia de todo el ciclo de minado. Asimismo, tiene un altogrado de influencia en ellos.Imprescindible hacer uso de una tecnologa apropiada paraanalizar el proceso de voladura. Que al combinarla con la

experiencia que nos da el trabajar con ella, tenderemos aoptimizar la operacin de voladuraObjetivos:

Adecuado tamao del material volado, de manera que el costo

de perforacin, voladura, transporte y tratamiento sea el mnimoadecuado.Menor dao posible en las cercanas de la voladura.


4/32

Monitoreo de vibraciones

Es una herramienta de diagnstico cuantitativo.La correcta interpretacin de un registro de vibraciones nos permiteentender la interrelacin completa entre las variables de una voladur

Con un registro de vibraciones podemos determinar:

Eficiencia relativa del explosivo.Cargas detonando en una secuencia determinada.Dispersin de los tiempos de iniciacin de los retardos .Detonacin de cargas adyacentes por simpata.Velocidad, frecuencia, aceleracin y desplazamiento de las

partculas (onda longitudinal, transversal y vertical).Obtener la velocidad de partcula absoluta, para formar una base de

datos y evaluar el dao potencial que una voladura puede producir.


5/32

Fuerza de cohesin y repulsin

de las partculas de la materia


6/32

Modelos matemticos para evaluar

vibraciones producidas por voladura

Ventajas del uso de modelos empricos:

Sin efectuar la voladura podamos predecir los resultados alintroducir cambios en los parmetros ms relevantes.

Experimentalmente se ha llegado a establecer modelos o ecuacionesque representan la VP, en funcin del explosivo detonado y de ladistancia de la voladura, al lugar de inters.


7/32

Modelos matemticos para evaluar

vibraciones producidas por voladura:

Desventajas por el uso de modelos empricos:

No relaciona todos los parmetros que intervienen en una voladura(geolgicos, mecnica de roca, dispersin de Nonel, etc.)

Dichos parmetros son muy complejos e imposibles de cuantificarpor algn algoritmo analtico simple.La optima combinacin de las variables est en funcin el tipo

de roca como del explosivo usado, lo que determina un nmero

infinito de posibilidades.Los modelos empricos estn siendo reemplazados por el uso de

tecnologa adecuada.


8/32

Modelos empricos

tradicionales:Modelo General:

VP = K * D

VP = Velocidad de partcula ( mm/s)

D = Distancia escalarK = Factor de Velocidad = Factor de decaimiento

D = es la relacin entre la distancia de la zona de disparo a

la zona de anlisis, en m. (d) y la raiz cuadrada de la mayorcantidad de explosivo en un mismo retardo,en kg. (W).

D = d / w


9/32

Criterios tericos:A.- DEVINE Y DUVALL:

VPP = K * ( d / w)

B.- HENDRON:

VPP = K * ( d / w)

C.- LANGEFORDS:

VPP = K * ( d 3/2/ w)Tericamente, el criterio que mejor representa es DEVINE, puesto que al usar cargas en

columnade explosivos con geometra cilndrica, se tiene que por anlisis adimensional las

distanciasdeben ser ajustadas por la raz cuadrada de la carga explosiva.


10/32

CRITERIOS DE DAOS EN ESTRUCTURAS:

Basados en la velocidad de partcula relacionada con la frecuenciade vibracin.

Los criterios de dao ms recientes se refieren a edificaciones:*VUOLIO Y JHONSON, EL USBM Y DIN4150:

Definen como Vp crticaun valor de 50 mm/s, para

edificaciones slidas, con frecuenciassuperiores a 50 Hz.Decreciendo linealmente conforme decrecen las frecuencias.

*EDWUARDS Y NORTHWOOD:Relaciona Vp crticacon la velocidad de ondalongitudinal

del suelo en donde se ubica una edificacin. Ejemplo: si laedificacin est en suelos de velocidad de onda entre 2000y 3000 mm/s, considera una Vp crtica de 35 mm/s.


11/32

Relacin de Vp crtica y frecuencia: Ambos elementos influyen

en la respuesta que tengan las estructuras.

RESPUESTA VPP FRECUENCIAMnimo Dao 15 mm/s < 40 Hz

Mayor Dao 110 mm/s < 40 HzMnimo dao 75 mm/s > 40 HzMayor dao 250 mm/s > 40 Hz

Los valores de la Vp crtica depender de las caractersticas propiasde la estructura como: elasticidad, resistencia, forma y frecuencianatural de la estructura instalada, y de la caracterstica de lasvibraciones producidas por la voladura.

CRITERIOS DE DAOS EN ESTRUCTURAS:(CONTINUACIN)


12/32

DAO AL MACIZO ROCOSO:

= VPP / Vs

Langefords, relacion la deformacin inducida ()con elriesgo de dao. Esta relacin se extiende a macizos rocososy otros medios.

Estudios de Geofsica establecen que valores > 0.1 mm/m,causan dao a un macizo rocoso intacto.

Si conocemos la Vs podemos definir VPP crtica que se asociaa un nivel potencial de dao.


13/32

Langefords

Vp 1000 - 1500 20003000 40005000 (en m/s)

a b c Respuesta (mm/m)

VPP 18 35 70 Grietas imperceptible 0,014VPP 30 55 100 Grietas insignificantes 0,020VPP 40 80 150 Agrietamiento 0,030

VPP 60 115 175 Agrietamiento severo 0,040

a : Arena, grava, arcillab : Morrena, pizarra, caliza blandac : Caliza dura, cuarcita, gneis, granito diaclasa


14/32

DAOS EN TALUDES:

Varios trabajos nos dan una idea aproximada de lasmagnitudes involucradas en daos al macizo rocoso. En

general se tiene poca informacin.

ORIARD

FORMA DE DAO VPP (mm/s)Cada ocacional de roca suelta 5 - 100Caida de secciones de roca parcialmente suelta 130 - 380Dao de rocas poco competentes > 600Dao significativo a rocas competentes > 2500

HOOK Y BRAYFORMA DE DAO VPP (mm/s)

Quiebre de roca 2500Inicio de quiebre 650Caida de rocas en galera no revestida 300Dao menor, agrietamiento de yeso 130


15/32

QUEHACER CON LOS REGISTROS ?

Muchos hemos usado un sismgrafo para medir la VPP y

frecuencia, pero cabe ahora hacernos las siguientes preguntas:

Hemos realmente entendido el por qu ?Por qu medimos la VPP en vez del desplazamiento ?

Porque no medimos la aceleracin ?Qu es el vector suma ?Como relacionar los elementos de una onda ?En fin, muchas ms interrogantes. Este trabajo intenta responderalgunas de esas preguntas.

Esto se basa en el entendimiento de la teora de la onda ssmica yen interpretar los datos de las vibraciones, a fin de lograr uneficiente y controlado diseo de los disparos.


16/32

ANALISIS BASICO:

T

A

Desplazamiento en T2



(T1, D1)

(T3, D3)

(T2, D2)


17/32

DESPLAZAMIENTO:Es el desplazamiento de la partcula en un tiempodeterminado a partir de su posicin de equilibrio. Su medidaest dada en mm o pulgadas.

VELOCIDAD:Rango de cambio del desplazamiento con respecto al tiempo.Su unidad el pulg/s o mm/s.

Ejemplo:En el grfico anterior demos valores a los puntos:

D1 = 0.025 mm T1= 125 milisegundosD2 = 0.038 mm T2= 130 milisegundos

D2 - D1V partcula = ------------ = 2.60 mm/s.

T2- T1La ecuacin indica que el ms rpido cambio de desplazamiento porunidad de tiempo, ms alta es la velocidad de partcula.

Equivale a encontrar la pendiente de la lnea entre dos puntos, recordar que la ecuacin de lalnea es Y = mX + b, donde m es la inclinacin y (X,Y) son las coordenadas del punto,interceptando al eje de las Y en el punto b.


18/32

ACELERACIN DE PARTICULA:

Fsicamente es el rango de cambio de la V de partcula conrespecto al tiempo. Sus unidades son: mm/s2 pulgadas/ s2

Ejemplo:

V1 = 2.5 mm/s T1 = 125 msV2 = 3.8 mm/s T2 = 130 ms

(3.8)(2.5)A = ---------------------- = 260 mm/s2

(0.130)(0.125)

La ecuacin indica que ms rpido el cambio de velocidad por unidadde tiempo, ms alto el valor de aceleracin.


19/32

RELACION SINUSOIDAL:

Desplazamiento D= V / ( 2 * 3.1416 *F) "1 D= A / (2*3.1416 *F)2

"2

Velocidad V= 2*3.1416*F*D "3 V= A/ (2*3.1416 *F) "4

Aceleracin A= (2*3.1416*F)2*D "5 A= 2*3.1416*F*V "6

LAS MAS IMPORTANTES (1) Y LA (6)

Podemos analizar estas dos ecuaciones para entender que efecto puede

tener la frecuencia, para una velocidad, desplazamiento y aceleracin dados.


20/32

Ejemplo: (USO DE LAS ECUACIONES)

1.- Asumimos una Vp = 12.7 mm/s . Qu efecto tendr el D, variando la F ?Trabajemos con la ecuacin (1)

F = 25 Hz. D = 0.081 mm.F = 10 Hz. D = 0.202 mm.F = 3 Hz. D = 0.673 mm.

Para valores bajos de F, se tiene valores altos del D. Esta esla razn por lo que valores bajos de F no son deseados.

2.- Asumir una Vp = 12.7 mm/s. Que efectos tenemos sobre la A cuando variamos la F ?Trabajamos con la ecuacin (6)F = 25 Hz. A = 1995 mm/ s2F = 10 Hz. A = 798 mm/ s2F = 3 Hz. A = 239 mm/ s2Para una Vp, dada :

Valores altos de F, se tiene valores altos de A.Estas ecuaciones son aproximaciones para un movimiento sinusoidal.Para las ondas de vibraciones, los valores verdaderos sern obtenidos pordiferenciacin e integracin.


21/32

ANALISIS DE VOLADURAS CON

INSTRUMENTACION:

Los datos de vibraciones, pueden ser analizados por varias tcnicas,

Una de ellas es la curva de Fourier (FFT), que usa el criterio deV y F. Otros anlisis incluyen el desplazamiento y aceleracin,respuesta espectral y otros criterios.

ONDA BASICA:La grabacin de un evento de vibraciones, contiene

cuatro componentes consiste de tres canales ssmicos y un acstico.Adems se tiene fecha, nivel del trigger, nmero de instrumento,amplitudes y frecuencias.Todos estos valores se encuentra en entorno en Windows lo que hace

posible tener una visin ms analtica del evento, determinando por lotanto eficiencia relativa del explosivo (amplitud), taladros detonandoen una secuencia determinada, fallas por simpata, acoplamiento detaladros, etc. .


22/32

Ejemplo de registro de Vibracin:

Notar que Aocurreuna porcin de onda dealta frecuencia.

El anlisis de Fourierindica que los efectos de

baja F son msdominantes, por lo tantoincrementa la

probabilidad de dao.


23/32

GRAFICOS USBM Y OSM(United States Bureau of Mines, Office of Surface Mining)

USBM:Usa el criterio de amplitud de la velocidad de partcula yfrecuencia como elementos para el control de vibraciones producidas

por movimientos del terreno.Este criterio indica que una VP = 50 mm/s es el lmite superior de dao,

cuando se est en F altas ( > 40 Hz). Para eventos de bajas F (


24/32

GRAFICO USBM:


25/32

GRAFICO OSM:


26/32

INSTALACIN DE EQUIPO DE MONITOREO


27/32

CAPACITACIN TEORICA A INGENIEROS

EN UNIDAD MINERA.


28/32

CAPACITACIN PRCTICA EN MINA


29/32

COPIAS DIGITALES DE CURSOS EXSA,

INSTALADAS EN PC DE UNIDAD MINERA


30/32

ESTUDIO DE VOD EN TALADROS:


31/32

Este registro corresponde a todos los taladros detonados en el frente. En el anlisis realizadono encontramos un taladro, lo que se confirma cuando realizamos el estudio de dispersin delNonel. Se observa una mala dispersin de lo Nonel (Fanel) y una alta energa relativa en lostaladros de contorno (dao al techo).

REGISTRO DE LA DETONACION DETALADROS (Zona D-1500/ Veta 1/ Piso B/Block 294 Amarillo)


32/32

ANALISIS DE LA ONDA VERTICALMINACONSUELO, RAMPA 2530, NV. 2475

exsa-vibraciones producidas por voladura

Documents