sesión 3 - perforacion y voladura controlada de proyeccion de rocas volantes (04-oct-12)

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Curso de Actualización:

“PERFORACION Y VOLADURA CONTROLADA, FUNDAMENTOS “PERFORACION Y VOLADURA CONTROLADA, FUNDAMENTOS “PERFORACION Y VOLADURA CONTROLADA, FUNDAMENTOS “PERFORACION Y VOLADURA CONTROLADA, FUNDAMENTOS

Y APLICACIONES EN MINERIA Y OBRAS CIVILES”Y APLICACIONES EN MINERIA Y OBRAS CIVILES”Y APLICACIONES EN MINERIA Y OBRAS CIVILES”Y APLICACIONES EN MINERIA Y OBRAS CIVILES”CONTROL DE VIBRACIONES, PROYECCION DE ROCAS, Y DE CONTORNOCONTROL DE VIBRACIONES, PROYECCION DE ROCAS, Y DE CONTORNOCONTROL DE VIBRACIONES, PROYECCION DE ROCAS, Y DE CONTORNOCONTROL DE VIBRACIONES, PROYECCION DE ROCAS, Y DE CONTORNO

Mg. Ing. Fredy Ponce R.

Lima - Perú, 03, 04 y 05 Octubre 2012

Sesión N°3: “PERFORACION Y VOLADURA CONTROLADA DE “PERFORACION Y VOLADURA CONTROLADA DE “PERFORACION Y VOLADURA CONTROLADA DE “PERFORACION Y VOLADURA CONTROLADA DE

PROYECCION DE ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)”PROYECCION DE ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)”PROYECCION DE ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)”PROYECCION DE ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)”

I. ASPECTOS GENERALES DE LAS ROCAS VOLANTES

II. RIESGOS DE LAS ROCAS VOLANTES

III. CAUSAS DE LAS ROCAS VOLANTES

IV. USO DE VOLADURA CONTROLADA PARA REDUCIR LA PROYECCION DE ROCAS VOLANTES

V. METODOS DE PROTECCION CONTRA LAS ROCAS VOLANTES

VI. CASO N°2: CONTROL DE PROYECCION DE ROCAS VOLANTES EN LA CONSTRUCCION DE UNA PLANTA CONCENTRADORA

VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Sesión NSesión N°°33:: PERFORACION Y VOLADURA CONTROLADA DE PERFORACION Y VOLADURA CONTROLADA DE PROYECCION DE ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)PROYECCION DE ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)

Temario:

DIA JUEVES 04 OCTUBRE 2012


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I.I.I.I. ASPECTOS GENERALES DE ASPECTOS GENERALES DE ASPECTOS GENERALES DE ASPECTOS GENERALES DE

LAS ROCAS VOLANTESLAS ROCAS VOLANTESLAS ROCAS VOLANTESLAS ROCAS VOLANTES



“PERFORACION Y VOLADURA CONTROLADA, FUNDAMENTOS Y APLICACIONES EN MINERIA Y OBRAS CIVILES”

Los objetivos principales son los siguientes:

• Dar a conocer y/o interesar a los participantes acerca de uno de los impactos ambientales de la voladura de rocas, llamado “Lanzamiento de fragmentos de rocas”.

• Promover la estandarización de la terminología relacionada con el tema.

• Comentar y compartir experiencias prácticas de lanzamiento de rocas provenientes de las voladuras.

1.11.1 OBJETIVOSOBJETIVOS DE LA DE LA SESIONSESION 3:3:


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1.2 PERTURBACIONES ORIGINADAS POR LAS VOLADURAS

PROYECCION DE ROCAS


1.31.3 DEFINICION DE LANZAMIENTO DE ROCASDEFINICION DE LANZAMIENTO DE ROCAS

• Lanzamiento de Rocas, llamado también “Proyección de Rocas”, “Eyección de Rocas”, “Rocas Volantes” (Fly Rock, en inglés), puede ser definido como un excesivo y/o indeseable lanzamiento de fragmentos de rocas, que se producen en un área de Voladura.

• La roca lanzada por la explosión se refiere a la roca impulsada vertical y/o lateralmente al aire resultante de la detonación de un explosivo; y constituye un desperdicio indeseable de material.


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• La mayoría de investigadores están de acuerdo que el impacto ambiental de voladura de rocas llamado “Lanzamiento de rocas”, es el efecto más peligroso de la voladura de rocas y por lo tanto un problema muy serio en algunas operaciones, principalmente en excavaciones superficiales, ya que constituye una de las causas principales y más frecuentes de muertes y lesiones a personas, y de daños a los equipos y materiales.

• Son lanzamientos incontrolados e involuntarios de fragmentos de roca. Ocasionalmente, la roca lanzada sale del área de excavación, y ocasiona daños graves a las personas y la propiedad que se encuentran más allá de los límites de la mina.

• Las distancias que viaja la roca lanzada pueden fluctuar de cero para una voladura bien controlada, a casi 1,5 kilómetros para una voladura masiva deficientemente confinada.

1.31.3 DEFINICION DE LANZAMIENTO DE ROCASDEFINICION DE LANZAMIENTO DE ROCAS


PROYECCIÓN EXCESIVA DE ROCAS (FLY ROCKS),

SOBRECARGA DE EXPLOSIVOS

PROYECCIÓN NORMAL DE ROCAS,CARGA NORMAL DE EXPLOSIVOS

DISPARO EN BANCO


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Motivos:

� Carga excesiva.

� Falta de tacos o de cobertura.

� Tiempos de salida irregulares.

� Etc.

PROYECCIÓN INCONTROLADA DE FRAGMENTOS DE ROCA Y

EXCESIVA VIBRACIÓN

DISPARO EN BANCO


LA ESPERANZALA ESPERANZA

VIDEO: VOLADURA CONTROLADAMg. Ing. Fredy Ponce R.

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LA PESADILLALA PESADILLA


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VIDEOS: VOLADURAS CON FLY ROCKS

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II.II.II.II. RIESGOS DE LAS ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)RIESGOS DE LAS ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)RIESGOS DE LAS ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)RIESGOS DE LAS ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)




• En general se debe tener en cuenta que un excesivo lanzamiento y/o proyección de fragmentos de roca deben ser evitados, por lo que de lo contrario estos pueden causar serios problemas en las diversas operaciones de voladura de rocas que se llevan a cabo tanto en la minería, como en trabajos de construcción civil, etc.

• Los problemas serios causados por un excesivo lanzamiento de rocas pueden resultar en accidentes fatales y/o incapacitantes para el personal, así como algunos daños causados al equipo, edificaciones, estructuras circundantes, etc.

• Por otro lado se debe mencionar que existen dos zonas de lanzamiento de rocas las que pueden ser llamadas: “Normal” y “Excesiva”.

2.1 RIESGOS DE LAS ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)2.1 RIESGOS DE LAS ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)


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• La zona de lanzamiento de rocas “Normal”, se refiere a la zona donde el lanzamiento de las mismas, ha sido calculado y/o determinado. Esta zona es donde el personal tiene que ser evacuado antes del disparo.

• La zona “Excesiva” de lanzamiento de rocas está conformada por el área fuera de la zona protegida para el disparo y donde en condiciones normales los fragmentos de roca no deben llegar, pero si dichos fragmentos de roca alcanzan esta zona sería el resultado de:

� Diseño del disparo inadecuado.

� Prácticas inadecuadas de voladura de rocas.

� Condiciones geológicas desconocidas o no detectadas, etc.




• La proyección de fragmentos de rocas a distancia provenientes de las voladuras es, y ha sido causa de muchas muertes y destrucción de equipos o instalaciones en todo el mundo, tanto en minas como en obras civiles.

• Esta proyecciones de rocas pueden provenir de todo tipo de voladura, incluyendo las voladuras secundarias de plasteoy/o cachorreos de bolones.

• Las causas usuales son: sobrecarga de explosivo, encendido instantáneo o con tiempos muy cortos entre taladros, fallas en el diseño y perforación de la malla, problemas geológicos,fisuramientos, fallas no definidas con anterioridad, piedras grandes en el material de los tacos o en la superficie del banco.


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Nunca observe las Voladuras en frente de la cara libre

Baja trayectoria, yrango largo del flyrock

Alta trayectoria, yrango corto del flyrock


EN PLANTA

EN PERFIL



175 kg (tamaño máximo en 15″diametro) no parece muygrande en comparación

EL MAYOR RIESGO DE LA VOLADURA DE ROCAS


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1) LESION CORPORAL PRODUCIDOS POR FLY ROCKS

EL DAÑO A LA PIERNA IZQUIERDA FUE TAN SEVERO QUE LA REPARACIÓN NO ERA POSIBLE

EL FLY ROCK PASÓ A TRAVES DEL PARABRISAS E IMPACTO LA PIERNA DEL CONDUCTOR

LA AMPUTACIÓN TUVO LUGAR DEBAJO DE LA RODILLA, SE TUVO QUE COLOCAR UNA PROTESIS



2) DAÑOS A EQUIPOS



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1) RIESGOS CON RESPECTO A:

a) Personal.

b) Equipos.

2) PARA CUANTIFICAR LOS RIESGOS DE UN FLYROCK:

a) Hay que estimar la velocidad inicial.

b) Hay que calcular la distancia de proyección.

c) Hay que estimar el tamaño de los fragmentos.



3) NIVELES DE RIESGO ACEPTABLES

a) EQUIPOS

• > 0% (¿sabemos los niveles reales?).

• Casi imposible evaluar la probabilidad de daño.

• Casi imposible evaluar la probabilidad de un golpe.

• Se puede cuantificar el riesgo para permitir comparación entre operaciones distintas y voladuras distintas.

b) PERSONAL

• ¡CERO! (¿es posible diseñar con cero probabilidad?)


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FUENTES DE FLYROCK

Collar DominanteCara Libre Dominante


2.22.2 MODELOS MATEMATICOS PARA PREDECIR EL ALCANCE MODELOS MATEMATICOS PARA PREDECIR EL ALCANCE DE LOS FLY ROCKSDE LOS FLY ROCKS

Una herramienta de predicción de las distancias máximas que las proyecciones de rocas pueden alcanzar, la constituyen los modelos empíricos propuestos por los suecos Lundborg y Persson, y el americano Roth.

A continuación, se describen someramente los puntos más importantes de los citados modelos.

A) ESTIMACIONES TEORICAS

Asumiendo que la distancia máxima de proyección ocurre a un ángulo de 45°sin considerar los efectos de aire, se puede aplicar la siguiente fórmula para calcular la velocidad inicial de la roca volante o flyrock:

V = R x g / sen Ø .......... (1)

Despejando R: R = V2 sen Ø/g ................. (2)


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Donde: V = Velocidad de lanzamiento, en m/s.R = Distancia proyectada del proyectil, en m.g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s²).Ø = Angulo de lanzamiento, en grados.

Además conociendo la masa y velocidad de una partícula, se puede estimar la energía requerida para el lanzamiento o proyección con la siguiente ecuación:

e = 1/2 m V² ................ (3)

Donde: e = Energía cinética, en kJ.

m = Masa de la partícula, en kg.

V = Velocidad de la partícula, en m/s.

2.22.2 MODELOS MATEMATICOS PARA PREDECIR EL ALCANCE MODELOS MATEMATICOS PARA PREDECIR EL ALCANCE DE LOS FLY ROCKSDE LOS FLY ROCKS


B) METODO SUECO

Una de las herramientas de predicción de las distancias máximas que las proyecciones pueden alcanzar, son los modelos empíricos de Lundborg y Persson, que desarrollaron un modelo a partir de ensayos a escala, con filmaciones fotográficas de alta velocidad y cálculos teóricos, para poder estimar la velocidad inicial de proyección en aquellas voladuras donde se produce el efecto cráter.

Vo = 10 x D x 2600 / Tf x dr ...... (4)

Donde: Vo = Velocidad inicial, en m/s.D = Diámetro del taladro, en pulg.Tf = Tamaño del fragmento de roca, en m.dr = Densidad de roca, en Kg/m³.


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En el cual utilizando la expresión clásica del movimiento balístico, y teniendo en cuenta que el producto “Vo x Tf x dr” depende del diámetro de taladro, se calculan en función de éste los alcances máximos según el gráfico 1, o según la siguiente ecuación:

Lmax = 260 x D 2/3 .......... (7)

Tf = 0.1 x D 2/3 ............... (8)

En el caso de voladuras en plataformados, los cuales no son tipo cráter, por lo tanto las fórmulas de Lundborg y Persson no son aplicables. Además arrojan valores grandes, tales como Lmax = 599 m, y Tf = 0.23 m.

B) METODO SUECO


GRAFICO 1:Alcances máximos de las proyecciones en función del tamaño

de los fragmentos y diámetro de los barrenos (Lundborg y otros).


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En voladuras bien diseñadas, se puede usar el gráfico 2, en función a los factores de carga de la voladura; por ejemplo para un factor de carga de 0.42 kg/m³, obtenemos un alcance máximo equivalente a 125 m.

Otro factor importante a considerar en la zona es la dirección y velocidad del viento, si está en dirección de la salida de la voladura, entonces aumenta la longitud de la proyección,

principalmente en las partículas de menor tamaño.

B) METODO SUECO


GRAFICO 2:Alcances máximos en las voladuras en banco en función de los

consumos específicos de explosivo (Lundborg y otros).


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Este modelo se debe a Roth (1979), el cual parte de la ecuación propuesta por Gurney para el cálculo de la velocidad inicial de los fragmentos propulsados por un explosivo:

Vo = √√√√ 2E x f(q1/m1) ............ (9)

Donde: Vo = Velocidad inicial, en m/s.

√2E= Constante de Gurney, en función del explosivo.q1 = Concentración de explosivo por unidad de longitud.m1 = Masa total de material por unidad de longitud.

Para proyecciones de roca procedentes de frentes verticales, la fórmula se ha modificado a:

Vo = √√√√ 2E’ x (q1/m1) ........... (10)

C) METODO AMERICANO


Siendo √ 2E’ más pequeño que √ 2E, ya que la dirección de la detonación es tangencial a la roca, el autor sugiere para muchos

explosivos tomar √ 2E’ = VD/3, donde VD es la velocidad de detonación. Para el caso del ANFO, el valor del radical es 0.44D, si se tiene en cuenta las pérdidas de energía, la ecuación anterior se transforma en:

Vo = 2 x E x (q1/m1) x [1 - K1 x Es + K2 x Et/E’] - 2K3 x Ef … (11)

Donde:

Es = Energía sísmica generada por unidad de peso del explosivo.

Et = Energía para triturar una unidad de peso de roca.

Ef = Energía absorbida para fragmentar una unidad de peso de roca.

K1, K2, K3 = Constante de Vo² expresada en (m/s)².

C) METODO AMERICANO


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Recurriendo nuevamente a las fórmulas del movimiento balístico, pueden estimarse los alcances máximos teóricos en las voladuras de un solo taladro.

Para el caso de las proyecciones que se producen en la parte superior de los bancos, se propone una aproximación empírica, basada en la profundidad reducida o ponderada “h/Q1/3”, donde “h” es la profundidad del externo de la carga y “Q” la cantidad total del explosivo.

C) METODO AMERICANO


III.III.III.III. CAUSAS DE LAS ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)CAUSAS DE LAS ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)CAUSAS DE LAS ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)CAUSAS DE LAS ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)




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Las condiciones que favorecen la aparición de proyecciones de rocas, productos de voladuras son las siguientes:

1) FACTORES GEOLOGICOS.- Entre los más importantes a considerarse si se quiere minimizar un excesivo lanzamiento de fragmentos de roca:

a) Tipo de roca.- Las rocas intensamente fracturadas y diaclasadas presentan una mayor facilidad para dar lugar a proyecciones que las rocas masivas y homogéneas. Sin embargo, como éstas últimas precisan de gran cantidad de energía para obtener el grado de fragmentación requerido, es generalmente con este tipo de rocas con las que estas perturbaciones son más frecuentes.

b) Terrenos karstificados con gran número de cavidades, cuevas o coqueras en el macizo rocoso.

3.1 CONDICIONES PARA QUE OCURRAN LOS FLY ROCKS


c) Mantos debilitados.

d) Contactos abiertos o planos estratificados, etc.

Los mantos debilitados y los contactos abiertos proveen rutas a lo largo de las cuales los gases de la explosión pueden viajar rápidamente hacia la cara libre de la superficie y como estos gases están sometidos a altas presiones ellas acelerarán a los fragmentos de roca, las cuales alcanzarán altas velocidades lo que resultará en grandes distancias de lanzamiento de éstos.

1) FACTORES GEOLOGICOS.-


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a) Los explosivos que tienen una energía de burbuja elevada (e.g. el ANFO) producen mayores lanzamientos de la roca que otros cuya componente de energía de tensión es más elevada (e.g. explosivos gelatinosos).

b) En cuanto a la distribución del explosivo, es preciso comprobar que las variables geométricas de la voladura coincidan con las de diseño, especialmente:

- Cuando la parte superior del banco se encuentra fracturada como consecuencia de una sobreperforaciónexcesiva del banco del nivel anterior o no se dispone de un retacado suficiente para eliminar el riesgo de bocazos.

- Cuando el frente de la voladura es muy irregular, y existen zonas a lo largo de la columna de explosivo con un valor de la piedra muy reducido.


2) FACTOR EXPLOSIVOS Y SU DISTRIBUCIÓN


a) El diseño adecuado de un disparo será un factor fundamental para controlar y/o prevenir el lanzamiento excesivo de fragmentos de rocas.

b) Es decir, las mallas de perforación y voladura (B x S) deben ser adecuadamente calculadas tomando en cuenta para ello los valores físico-mecánicos del macizo rocoso, y los parámetros de detonación y explosión de las mezclas explosivas comerciales a ser usadas en el disparo.

c) Por otro, cabe mencionar que para evitar un excesivo lanzamiento de fragmentos de roca, el espaciamiento (S) nunca debe ser menor que el burden (B).

d) La energía "cargada" dentro de un disparo, debe ser la adecuada para el tipo de roca a fragmentar. En la práctica esta se mide mediante el factor de carga, y se sabe que cuanto más alto es éste, la probabilidad de que un excesivo lanzamiento de rocas ocurra es mayor.


3) FACTOR DISEÑO DE VOLADURA


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e) También se sabe que las mallas de perforación y voladura (B x S) están directamente relacionados con el factor de carga.

f) Así mismo es necesario mencionar que una cantidad adecuada de taco cargada dentro del taladro evitará y/o minimizará el excesivo lanzamiento de fragmentos de roca.

g) Por otro lado la altura de banco debe ser también la adecuada para el tamaño de los taladros, y las mallas de perforación y voladura a ser usadas.

h) En las voladuras múltiples, además de inspeccionar el estado del frente de la pega y dimensionar correctamente el retacado, es fundamental elegir adecuadamente los tiempos de retacado entre filas, con el fin de evitar un confinamiento excesivo de los últimos barrenos que puedan dar lugar a proyecciones.

3) FACTOR DISEÑO DE VOLADURA


a) Todo disparo debe ser implementado en el campo siguiendo los procedimientos y prácticas adecuadas.

b) Una adecuada implementación de un disparo en el campo comienza con una adecuada perforación. También antes de cargar los taladros, la profundidad de éstos debe ser medido. El carguío de los taladros debe hacerse con la cantidad exacta de mezcla explosiva que fue previamente calculada.

c) Una buena práctica es también usar un adecuado material para el taco. Como se sabe generalmente para este fin, los detritus de la perforación son usados con buenos resultados. También se debe tener en cuenta que un factor importante para controlar un excesivo lanzamiento de rocas es el Burden (B) de la primera fila de taladros, el cual debe ser ajustado adecuadamente en el campo.

4) FACTOR IMPLEMENTACION DEL DISPARO


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La mayoría de investigadores alrededor del mundo están de acuerdo en que las causas principales de una excesiva proyección de rocas, en orden de importancia son las siguientes:

1) VOLADURA INADECUADAMENTE DISEÑADA Y/O PRACTICADA

a) Taladro sobrecargado de explosivos y/o sobreconfinadocon factor de carga muy elevado.• Una dimensión de carga mayor que 25 veces el diámetro

de carga por lo general proporciona un factor de carga demasiado elevado, y podría causar violencia en la zona de collar, especialmente cuando se usa primer en la parte superior, en vez del primer en el fondo.

• Alta concentración de alto explosivo. La energía explosiva en exceso da por resultado largas distancias de roca lanzada.

b) Cantidad insuficiente y/o material inadecuado del taco.

3.2 CAUSAS DE LAS ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)


1) VOLADURA INADECUADAMENTE DISEÑADA Y/O PRACTICADA

c) Taladro poco profundo, cuando el burden y el espaciamiento exceden la profundidad del taladro (voladura tipo cráter).

d) Burden insuficiente

• Burden insuficiente en la cresta (primera fila).• Burden inadecuado especialmente cuando los taladros son

inclinados (primera fila, fila a fila).

BURDEN MUY CORTO POR DESPLOME

BURDEN MUY CORTO POR SOBRECARGA EXCESIVA

BURDEN MUY CORTOPOR CAVIDADES



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2) PRACTICAS INADECUADAS DE PERFORACION DE TALADROS

a) Desviación (inclinación) de taladros en primera fila.

b) Mal alineamiento de taladros (fila a fila).

3) GEOLOGIA DEBIL

a) La disminución de la resistencia de las rocas debido a:

− Fallas geológicas.− Zonas de contacto debilitadas y abiertas.− Cavidades (vacíos).− Planos de estratificación, etc.

b) Cualquier explosivo cargado en estas zonas seguirá las líneas de menor resistencia y “estallará” ocasionando el lanzamiento de la roca.

4) VOLADURA SECUNDARIA DE PEDRONES O BOLONERIA



3.3 TIPOS DE PROYECCIÓN DE ROCAS VOLANTES

1) DE BANCO 2) DE SOPLADURAS 3) DE CRÁTER


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2) USO DE PROTECCIÓN O COBERTURA (Blasting Mat)

1) USO DE VOLADURA CONTROLADA

3.4 METODOS DE CONTROL Y PROTECCION CONTRA LAS ROCAS VOLANTES


IV.IV.IV.IV. USO DE VOLADURA CONTROLADA PARA REDUCIR USO DE VOLADURA CONTROLADA PARA REDUCIR USO DE VOLADURA CONTROLADA PARA REDUCIR USO DE VOLADURA CONTROLADA PARA REDUCIR

LA PROYECCION DE ROCAS VOLANTESLA PROYECCION DE ROCAS VOLANTESLA PROYECCION DE ROCAS VOLANTESLA PROYECCION DE ROCAS VOLANTES




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VOLADURA CONTROLADA EN SUPERFICIE

CONDICIONES:

- CARGAS DESACOPLADAS

- DISTANCIAS REDUCIDAS

- DISPARO SIMULTÁNEO

1 2 3

1 : CARGA DESACOPLADA

2 : CARGA AMORTIGUADA

3 : CARGA NORMAL


4.1 USO DE VOLADURA CONTROLADA

1) MEDIANTE TAQUEO Y CARGA CONTROLADA



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18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 8 9

17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 7 8

16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 6 7CRESTA

FRENTE

(LÍNEA OPCIONAL SIN CARGA)

A

A´

PR

EC

OR

TE

2) SECUENCIA DE SALIDA PARA LIMITAR LA PROYECCIÓN DE ROCAS VOLANTES Y LA VIBRACIÓN EN UNA EXCAVACIÓN CERCA A UN ÁREA DE POBLACIÓN E INSTALACIONES

PISO

MENORESPACIADO

ESPACIADO NORMAL

VISTA EN PLANTA:

PR

EC

OR

TE



CAUSA N°1: Taladro Sobrecargado y/o Taco Insuficiente.

CONTROL: a) Antes de cargar medir todos los taladros, y luego cargar de acuerdo al diseño.

b) Incrementar el Taco (T ≥≥≥≥≥≥≥≥ B).

Este caso es uno de los mayores causantes de fly rocks.


4.2 CONTROLES DE ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)

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CAUSA N°1: Taladro Sobrecargado y/o Taco Insuficiente.

• Para evitar o corregir problemas de roca lanzada, el operador de voladura deberá asegurar que la carga sea adecuada y que se éste usando la suficiente distancia de collar.

• Un material con dimensiones de ¼ de pulgada funciona mejor para los tacos que los materiales más finos, particularmente cuando hay presencia de agua en los taladros.

• En algunos casos, podría ser necesario alargar la zona del taco por encima de la carga principal y usar una pequeña carga de separación de mezclas explosivas para reducir la roca lanzada y aún así asegurar que se quiebre la roca de superficie.

• Evitar la iniciación en la parte superior.



CAUSA N°2: Burden Insuficiente en la Cresta (Primera Fila).

CONTROL: Debe incrementarse el Taco para compensar el Burden insuficiente en la cresta.



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La práctica de una perforación incorrecta crea un burden insuficiente al pie del banco.

CAUSA N°3: Desviación (inclinación) de Taladro en 1ra. Fila

CONTROL: Mejorar la Inclinación del Taladro, a través de una instalación precisa de la perforadora y emboquillado.



El mal alineamiento de perforación fila a fila puede aumentar el factor de carga a niveles excesivos

CAUSA N°4: Mal Alineamiento de Taladros (Fila a Fila)

CONTROL: Mejorar la Inclinación del Taladro, a través de una instalación precisa de la perforadora y emboquillado.



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CAUSA N°5: Presencia de Estrato de Material Suave ó Débil.

CONTROL: Llevar un Registro de Perforación, y colocar material inerte (como taco adicional) en zona o estrato débil, durante el carguío del material suave.


Un estrato de material suave puede desfogar la energía del explosivo causando el flyrock.


CAUSA N°6: Presencia de Cavidades o Vacíos dentro del Taladro.

CONTROL: Medir taladro en carguío, atacado adicional en cavidades. Advertir posible sobrecarga.

Mg. Ing. Fredy Ponce R.Video 3 y 4: VOLADURAS CON ROCAS VOLANTESVideo 3 y 4: VOLADURAS CON ROCAS VOLANTES

Tener cuidado con el carguío de explosivos a granel, ya que podría acumularse en alguna cavidad o vacío, con resultados peligrosos.


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CAUSA N°5: Presencia de Estrato de Material Suave ó Débil.CAUSA N°6: Presencia de Cavidades dentro del Taladro.

• Los operadores de perforación deberán registrar la presencia de velocidades anormales de penetración que puedan indicar la presencia de vetas de lodo, zona de roca incompetente, o vacío. La colocación de algunos pies de taco, en vez de explosivos en estas áreas reducirá la probabilidad de roca lanzada.

• La medición cuidadosa de la acumulación en la columna, a medida que se procede con la carga de explosivos, evitará la carga excesiva en zonas de debilidad (vacíos, etc.) y asegurará un espacio adecuado para el taco.

• En los disparos de hilera múltiple, los retardos más prolongados entre las hileras tardías, en el orden de 10 ms por pie de carga, podrían reducir la roca lanzada. Se deberán tomar precauciones contra cortes cuando se empleen demoras de esta longitud.



CAUSA N°7: Voladura Secundaria de Bolonería.

VIDEOS: CACHORREOS

• Bolonería son fragmentos resultantes de una voladura, con diimensiones mayores a 1 m³, que no pueden ser manipulados por los equipos de carguío y transporte, y no pueden ser enviados a las tolvas de mina o de chancadora primaria; por lo que son retirados y acumulados al piso del banco, para su posterior voladura secundaria.



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BOLONERIA


A) MECÁNICA DE ROTURA EN CACHORROS

Efecto expansivo radial

CACHORRO


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• Observar si existen grietas visibles o fracturas en la superficiedel bolón.

• Colocar los bolones en lugares donde exista un efecto pantallade la onda aérea, por ejemplo al pie de un talud estable.

MEDIDAS AL VOLAR CACHORROS


B) MECÁNICA DE ROTURA EN PLASTAS

Efecto compresivo puntual

PLASTA


• El sistema de parches de explosivo o cargas adosadas, o “Plastas” produce mayores niveles de ruido y onda aérea.

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QUE ANALIZAR DESPUES DEL DISPARO


V.V.V.V. METODOS DE PROTECCION O COBERTURA METODOS DE PROTECCION O COBERTURA METODOS DE PROTECCION O COBERTURA METODOS DE PROTECCION O COBERTURA

CONTRA LAS ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)CONTRA LAS ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)CONTRA LAS ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)CONTRA LAS ROCAS VOLANTES (FLY ROCKS)




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• El diseño apropiado del disparo es el principal método para evitar un Flyrock, pero un buen diseño no puede eliminarlo completamente.

• A pesar de una planificación esmerada y de un buen diseño de voladura, ocasionalmente podría presentar la roca lanzada, contra la cual siempre se debe contar con una protección o cobertura (Blasting Mat).

• Siempre se debe mantener cierto margen de error. Las distancias de roca lanzada anormalmente larga deberán medirse y registrarse para referencia futura. El tamaño del perímetro protegido deberá tener en cuenta estas consideraciones.

• Toda persona dentro de este perímetro deben llevar un cobertor seguro y ser adecuadamente advertida.

5.1 METODOS DE PROTECCION O COBERTURA


• En voladuras de superficie, sobretodo en obras civiles, es común usar como protección o prevención de posibles daños de proyecciones de rocas, los siguientes métodos:

1) Uso de arena suelta o en sacos.2) Mallas o telas metálicas.3) Neumáticos usados.4) Trozos de fajas de jebe entramados.

• En el proyecto de Antamina, se planteó en un inicio el uso de arena suelta (cuya aplicación funciona bien en trabajos de pequeña dimensión, como zanjas de ancho menor a 1.0 m). Esta alternativa se comentó en una reunión de coordinación, pero fue descartado por la gran dimensión del área de trabajo a volar (aproximadamente 2 hectáreas).



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1) MALLAS O TELAS METALICAS



3) SACOS DE ARENA Y MALLA

2) LLANTAS USADAS Y MALLA

4) FAJAS DE JEBE Y MALLA

COBERTURAS (BLASTING MATS)



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• El sistema de protección elegido debe cumplir las siguientes características:

1) Alta resistencia y peso reducido

2) Facilidad de unión

3) Permeabilidad de gases

4) Fácil de colocar y retirar

5) Económico y recuperables para otras voladuras

6) Capacidad de cubrir grandes áreas

• Es difícil conseguir un sistema de protección para un área de voladura grande. Por ejemplo, en nuestro caso (Proyecto Antamina), el área de voladura es aproximadamente de 2 hectáreas, en donde se utilizan hasta 15 toneladas de ANFO como explosivo primario, para un volumen total de 43,000 m³ de roca a volar.

5.25.2 SELECCIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCION O COBERTURASELECCIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCION O COBERTURA


VISTA DEL CORTE A – A´

CASA

MANTA (RUBBER MAT)

PISO RETARDOS AL FONDO2 Bmax.

CARGA = 1,3 Bmax.

Bmax.

2 Bmax.

CRESTA

AA´

MATERIAL SUELTO PARA PROTECCIÓN

5.3 USO COMBINADO DE VOLADURA CONTROLADA Y PROTECCIONES PARA EL CONTROL DE FLY ROCKS


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EJEMPLO EN UNA OBRA DE CONSTRUCCION:

CONTROL DE PROYECCION DE ROCAS CON EL USODE PROTECCIONES Y VOLADURA CONTROLADAMg. Ing. Fredy Ponce R.



CONTROL DE PROYECCION DE ROCAS CON EL USODE PROTECCIONES Y VOLADURA CONTROLADA

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CONTROL DE PROYECCION DE ROCAS CON EL USODE PROTECCIONES Y VOLADURA CONTROLADA

VI.VI.VI.VI. CASO NCASO NCASO NCASO N°2222::::CONTROL DE PROYECCION DE ROCAS VOLANTES EN LA CONTROL DE PROYECCION DE ROCAS VOLANTES EN LA CONTROL DE PROYECCION DE ROCAS VOLANTES EN LA CONTROL DE PROYECCION DE ROCAS VOLANTES EN LA

CONSTRUCCION DE PLANTA CONCENTRADORA DE ANTAMINACONSTRUCCION DE PLANTA CONCENTRADORA DE ANTAMINACONSTRUCCION DE PLANTA CONCENTRADORA DE ANTAMINACONSTRUCCION DE PLANTA CONCENTRADORA DE ANTAMINA

VOLADURAS CONTROLADAS:VOLADURAS CONTROLADAS:“Control de Rocas Volantes”

(Fly rocks)

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• Dentro de las obras de construcción del Proyecto Antamina se encuentra el plataformado del área donde se ubicaría la Planta Concentradora, planificado para una capacidad inicial de 70,000 tpd de mineral de cobre (extraídos de los niveles 4157, 4166, 4178 y 4185).

• Para ello se requirió remover un total de 1’200,000 m3 de material rocoso tipo caliza silicificada con explosivos, en un plazo de ejecución de 85 días.

• Para la excavación del plataformado, se utilizaron 3 equipos trackdrills hidráulicos Ingersoll Rand: 2 del modelo ECM 590, y 1 del modelo ECM 580.

• El diámetro de perforación utilizada fue de 3½”, y la profundidad de perforación fue de 3 m a 14 m.

• Colindante al área de construcción del plataformado de la planta concentradora, se ubican módulos de contenedores para diversos servicios.

6.16.1 ANTECEDENTES DEL PROBLEMAANTECEDENTES DEL PROBLEMA


• En línea recta la distancia más corta desde el área del plataformado al contenedor más cercano es de 150 m.

• Esta proximidad en un inicio no fue motivo de alarma ni preocupación para la ejecución de las voladuras, hasta que una de las voladuras produjo rocas volantes (flyrocks)

6.16.1 ANTECEDENTES DEL PROBLEMAANTECEDENTES DEL PROBLEMA

• Esta situación causó deterioros en el techo de los contenedores, tal como se observan en la siguiente lámina.


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CONSECUENCIAS DE LA PROYECCION DE ROCAS VOLANTES EN EL TECHO DE UN CONTENEDOR


• Ante esta situación, la supervisión del proyecto Antamina exigió soluciones inmediatas, por lo que trabajamos junto con el departamento de Prevención de Riesgos del Proyecto, propusimos las pautas y recomendaciones necesarias para poder controlar las proyecciones y evitar otros posibles daños o accidentes, lo cual fue superado con anticipación.

• Asimismo, se debe saber que el requerimiento de la fragmentación es exigente, es decir una granulometría pequeña sin bloques; ya que el material proveniente de las voladuras debe servir como relleno, siempre y cuando cumpla los parámetros de control de calidad, como gradación granulométrica, contenido de finos y humedad.

6.26.2 SOLUCIONES AL PROBLEMASOLUCIONES AL PROBLEMA


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• El cálculo del burden es considerado la variable geométrica más crítica en el diseño de una voladura, en la mayoría de casos involucra el conocimiento de un gran número de datos, que deben ser considerados en los parámetros de diseño.

• Para la determinación de los parámetros de diseño de las primeras voladuras (burden y espaciamiento), utilizamos las fórmulas del Dr. Konya. Para el caso del burden tenemos:

………….. (1)

Donde: B = Burden, en pies.de = Densidad del explosivo, en g/cm³.dr = Densidad de la roca, en g/cm³.D = Diámetro del taladro, en pulg.

6.3 CALCULO DE PARAMETROS DE PERFORACION Y VOLADURA PARA EL CONTROL DE ROCAS VOLANTES

B = (2de/dr + 1.5) x D


• Para el caso del espaciamiento:

….……… (2)

Donde: E = Espaciamiento, en m.h = Altura de banco, en m.

• Aplicando los siguientes datos en las fórmulas anteriores: de = 0.80 gr/cm³ (ANFO), dr = 2.20 gr/cm³ (caliza silicificada de dureza media), D= 3.50 pulg, y h = 9.50 m. Con ellos, nos resulta una malla de perforación de: B = 2.38 m y E = 3.27 m.

• Al inicio se utilizó una malla de 2.50 m x 3.30 m (por razones prácticas de marcado en el campo), y un factor de carga de 0.42 kg/cm³ para obtener una granulometría promedio menor a 0.60 m en este tipo de roca. Con estos parámetros, se generaron voladuras con rocas volantes (fly rocks).

E = (h + 7B) / 8



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• Para disminuir y controlar la proyección de rocas volantes a distancias mínimas, en la excavación del plataformado de la planta concentradora del proyecto Antamina, se aplicaron las siguientes medidas:

a) La malla de perforación se amplió a 3.0 m x 3.0 m.b) El factor de carga se disminuyó a 0.35 kg/m³, yc) Se incrementó el tiempo mínimo de retardo entre filas

de salidas a 35 ms, y para evitar la rotura hacia atrás (back break) se incrementó a 50 ms el retardo de la ultima fila en la secuencia de salida.

• Cabe mencionar que además de controlar la proyección de rocas volantes, se logró obtener la fragmentación requerida (60 cm máximo).



VII.VII.VII.VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESCONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESCONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESCONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES




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1) Las principales causas de un excesivo lanzamiento de fragmentos de roca son:

a) Un inadecuado diseño de un disparo.b) Una inadecuada implantación del disparo en el campo.c) Condiciones geológicas adversas y/o desconocidas, que

no se tienen en cuenta al momento de diseñar el disparo.

2) Se debe tener en cuenta que las variables que afectan determinantemente las velocidades del lanzamiento de los fragmentos de rocas son los siguientes:

a) Burden y espaciamiento (B x S).b) El burden (B) de la primera fila de los taladros.c) Las condiciones geológicas del área a dispararse.d) La altura del taco.e) La exactitud de la perforación.

7.1 CONCLUSIONES


f) La rotura hacia atrás y las rocas sueltas en la parte superior del banco.

g) El material usado para el taco.h) Excesiva concentración de mezcla explosiva.i) Las prácticas de carguío de los taladros.j) La exactitud de los retardos, las conexiones y la

secuencia de salida.

3) La proyección de rocas volantes se pueden controlar de las siguientes maneras:

a) Uso de Técnicas de Voladura Controlada.- El control de las proyecciones de rocas comienza con el correcto diseño de las voladuras.

7.1 CONCLUSIONES


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b) Uso de Protecciones.- Ocasiona un costo adicional por el material protector a usar. En el caso de voladuras de pequeña magnitud y muy cercanas a estructuras y/o monumentos a preservar, es de uso común: la arena, mallas metálicas de contención, trozos de neumáticos o fajas entramadas; pero éstos no son aplicables para voladuras de grandes dimensiones.

c) Uso combinado de Técnicas de Voladura Controlada y Protecciones.- Es el método más efectivo y seguro.


7.1 CONCLUSIONES

1) Todo el personal que trabaja en las operaciones unitarias de perforación y voladura debe tener en cuenta que el disparo debe ser diseñado, perforado, cargado, conectado y disparado de acuerdo a lo planificado y siguiendo todas las normas establecidas para tal efecto.

2) Cualquier error que sea detectado antes del disparo y que pueda ocasionar un excesivo lanzamiento de fragmentos de rocas debe ser reportado inmediatamente y se deben tomar las medidas correctivas necesarias para proteger el área de influencia del disparo.

3) En cualquier operación de voladura de rocas se debe efectuar un control de calidad total.

7.2 RECOMENDACIONES


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4) Reglas generales sobre la implementación de la perforación para el control y/o reducción de proyección de rocas:

a) Perfecto replanteo del esquema de perforación, teniendo mayor cuidado si el terreno es de perfil irregular (muy común en obras civiles), con el uso del láser profile.

b) Controlar las desviaciones y profundidades de los taladros, mediante el boretrack.


7.2 RECOMENDACIONES

BORETRAK PARA VERIFICAR LA INCLINACION Y LONGITUD DEL TALADRO

c) Comprobar existencia de cavidades (vacíos) o fracturamiento en macizo rocoso (inspección de taladros através de una cámara de video).

5) Reglas generales sobre la implementación de la voladura para el control y/o reducción de proyección de rocas:

a) Controlar la dimensión del burden de la primera fila.

b) Controlar el factor de carga en los taladros.

c) Ejecución cuidadosa del retacado, midiendo su longitud y empleando el material adecuado (multi-plug).

d) Controlar la iniciación en el fondo de los taladros.

e) Elegir adecuadamente el direccionamiento de la salida, el cual debe ser orientado en sentido opuesto a cualquier estructura o zona a proteger.

f) Emplear una adecuada secuencia de salida que incremente el tiempo de retardo entre filas de salida y última fila, permitiendo el movimiento horizontal de la roca fragmentada, y evitando el movimiento vertical.


7.2 RECOMENDACIONES

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GRAFICO 3:Correlación del retardo medio entre filas vs. la velocidad de los fragmentos de roca proyectado.

• En el gráfico 3, deducida a partir de estudios con cámara ultrarápida, se muestra el tiempo mínimo de retardo entre filas efectivas que se requiere para eliminar las proyecciones incontroladas de voladura.

7.2 RECOMENDACIONES


Mg. Ing. Fredy Ponce Ramírez

E-mail: [email protected]

Celular: 51 1 975589453

RPM: # 931393

sesión 3 - perforacion y voladura controlada de proyeccion de rocas volantes (04-oct-12)

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