voladura controlada

Voladura ControladaEFECTO DE SOBRECARGA EXPLOSIVA
EJEMPLO DE LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO
PERFILADO POR SECCIONES
DISCO EXSA: INSTRUMENTO PARA MEDIR LOS PERFILES PERIMÉTRICOS
EN CADA SECCIÓN, SIGUIENDO EL EJE DEL TÚNEL PARA
APLICAR EN AUTOCAD.
Excavación con sobrerotura
Estabilidad por mayor amarre
Efectos del diaclasamiento de la roca en la voladura convencional de túneles y galerías de minas
Por estratificación o bandeamiento
Inclinado
Horizontal
Inestabilidad por tensión: Desplome de planchones
Además de la influencia de la estructura geológica sobre el perfil final de las excavaciones, existen factores que provocan
sobreexcavación y caída de rocas
Mal dimensionado de las áreas a excavar.
Voladura sobrecargada.
Diseño de malla inapropiada a la condición de la roca.
Inapropiada selección del explosivo, según el tipo y condición de la roca.
Resultado con Voladura Convencional
Área de daño
Bolonería excesiva : Voladura secundaria (riesgo y costo negativo).
Dilución del mineral : Pérdida de valor económico.
Sobre excavación : Sostenimiento adicional (elementos e instalación).
Empleo de Voladura Controlada o Amortiguada:
Principio: Reducción del factor de acoplamiento perimetral para limitar la sobrerotura y costos de sostenimiento posterior al disparo.
Medidas de solución
Empleo de cargas explosivas lineares de baja energía.
Taladros muy cercanos entre sí, de acuerdo a la condición del terreno y al perfil que se desea obtener.
Disparo simultáneo de todos los taladros para crear una grieta o plano de rotura continuo.
Condiciones:
Resultados con Voladura Controlada
Teoría del método
En voladura convencional el taladro rompe por impacto y fisuramiento radial.
Por lo contrario, en voladura controlada se debe eliminar la rotura radial, a favor de una rotura planar.
Para ello, dos o más cargas cercanas se disparan simultáneamente, produciendo una grieta de tensión que determina un plano de corte.
En este plano se infiltran los gases de explosión con efecto de cuña, expandiendo la ruptura de taladro a taladro hasta provocar el corte planar periférico. La gravedad desprende el material.
E x c a v a c i ó n
R o c a e s t a b i l i z a d a
C a r a L i b r e
Zona de tensión
Zona de tensión
Taco inerte compactado.
Explosivo desacoplado
(sin taquear).
Explosivo de baja velocidad y brisance.
Disparo secuencial de todos los taladros.
Disparo simultáneo de todos los taladros.
Explosivo de alta velocidad y brisance.
Ventajas
Produce superficies de roca lisas y estables, reduce la vibración y disminuye el agrietamiento en la roca remanente.
Es una alternativa para la explotación de estructuras débiles e inestables.
Desventajas
Costo relativamente mayor que la voladura convencional por el mayor tiempo de preparación en perforación y carguío.
En material detrítico incompetente o deleznable puede no llegar a dar buen resultado.
Consideraciones Importantes
La precisión de la perforación es fundamental, tanto por el alineamiento como por el paralelismo de los taladros.
Se requiere un cebo al fondo para asegurar la iniciación de la columna desacoplada.
El espaciamiento entre taladros en una voladura controlada depende del tipo de roca y diámetro de la perforación.
Por lo general es la mitad del espaciamiento convencional o menos.
Ejemplo: para taladros de contorno con diámetros de perforación entre 32 y 51 mm se recomienda la siguiente tabla práctica:
Control de Carga Lineal
Esquema de carga para Voladura Controlada
Explosivo de baja potencia (Exadit) de pequeño diámetro en columna continua, sin atacar.
Cartuchos de Exadit
Cordón detonante
Cartuchos de dinamita espaciada con material inerte o aire libre y con cordón detonante opcional para asegurar la iniciación.
Espaciadores inertes
Taco inerte
Sección del taladro:
Cartuchos espaciados a distancias variables con cordón detonante sobre una media caña para facilitar el carguío.
Espacios vacíos
Taco inerte
Taladro con Exsacorte en tubos rígidos acoplables, centrados en el taladro de mayor diámetro mediante plumas o rosetas.
Taco inerte
Taladro con EXAMON o SOLANFO, con cordón detonante axial, de bajo gramaje, amarrado al cebo y sin sobresalir de la boca del taladro e iniciado con detonador (Tracer o Trim Blasting)
Taco inerte
Taladros alternados con y sin carga.
Taladros continuos sin carga : Emáx = 3f taladro.
EVALUACIÓN DE
desacoplado.
Vista que muestra el daño que sufren las paredes de los taladros y el efecto de perturbación del entorno.
Sobre excavación alrededor del taladro.
Perfil
De
excavación
Falla
mente la carga.
Carguío de frente con el uso de explosivos muy potentes con espaciadores
Acercamiento del carguío de las alzas
Taco
Inerte
Espaciador
Cebo
sin cargar
Vista que muestra el daño en la roca ocasionado por la concentración de la masa explosiva en el fondo del taladro.
Alternativas de carguío para
Taco
inerte
Cebo
Taco
inerte
Exadit
Espaciador
Cebo
Vista que muestra la caña del taladro, producto de una voladura donde la masa explosiva fue bien distribuida.
RESULTADOS
EJEMPLO CON CARGA REDUCIDA
Zona de bancos
Energía
Complementariamente se usa el factor de energía para indicar la fuerza aplicada a la roca.
Para utilizar eficientemente los explosivos, la energía contenida en cada uno de los taladros deberá ser cuantificada y distribuida adecuadamente. Esto en especial para Voladura Controlada.
El factor de potencia indica solo la cantidad de explosivo por m3 ó tonelada de roca.
Esta energía se calcula mediante las leyes de termodinámica y en el caso de los explosivos se orienta hacia los efectos de expansión de los gases. Generalmente, para cada explosivo se expresa en cal/g o cal/cm3; en base a un patrón.
Energía
En voladura convencional se emplea una pequeña carga explosiva en relación al peso o volumen de la roca que será volada. El explosivo puede superar esta diferencia al transformarme en un gran volumen de gases a alta temperatura y presión en una fracción de segundo.
La violenta expansión de estos gases produce, además, una onda compresiva que se refracta en la cara libre retornado hacia el taladro como ondas de tensión que fracturan la roca a su paso. Esto se define como impacto de la presión de detonación.
Estos gases también producen el desmembramiento y
desplazamiento de la roca con la presión de expansión.
Influencia del entorno de la roca para un taladro de = 45 mm
ANFO
Alcance de deterioro por la onda compresiva
1 m
VOLADURA CONTROLADA
Se sabe que la presión del taladro es la que actúa directamente en las paredes de ésta y por ello la selección del explosivo adecuado está directamente relacionada a dicha presión.
Según estudios realizados esta presión la podemos hallar con la siguiente fórmula:
Presión del Taladro
8
Desacoplando el taladro esta presión disminuye en relación a los radios de taladro y explosivo y la podemos obtener de:
Pt : presión de taladro, en MPa
ρE : densidad del explosivo, en g/cm3
VOD : velocidad de detonación, en m/s
re : radio del cartucho explosivo, en cm
rt : radio del taladro, en cm
Pt = ρE x (VOD)2 x 10-3 x (re/rt)2,6
8
Si al taladro desacoplado le colocamos espaciadores de la misma longitud de los cartuchos y cordón detonante en forma axial al taladro, esta presión disminuye aún más:
Pt : presión de taladro, en MPa
ρE : densidad del explosivo, en g/cm3
VOD : velocidad de detonación, en m/s
re : radio del cartucho explosivo, en cm
rt : radio del taladro, en cm
C : proporción longitudinal de la masa explosiva en el taladro (siendo 1,0 la longitud total del taladro)
Pt = ρE x (VOD)2 x 10-3 x [(re/rt) x (C)]2,6
8
Presión del Taladro de Algunos Explosivos
Para hallar las siguientes presiones tomaremos como referencia un diámetro de taladro de 45 mm, espaciadores de igual longitud que los cartuchos (por lo tanto C = 0,5) y los siguientes productos explosivos:
Gelatina Especial 90 y 75
Semexsa 80, 65 y 45
Exadit 65 y 45
Tipo
de
explosivo
Dimensión
del
explosivo
Carga
continua
Carga
desacoplada
Carga
desacoplada
Tipo
de
explosivo
Dimensión
del
explosivo
Carga
continua
Carga
desacoplada
Carga
desacoplada
Tipo
de
explosivo
Dimensión
del
explosivo
Carga
continua
Carga
desacoplada
Carga
desacoplada
Tipo
de
explosivo
Dimensión
del
explosivo
Carga
continua
Carga
desacoplada
Carga
desacoplada
entre Taladros de Contorno
Una forma sencilla de hallar el espaciamiento entre taladro para realizar una Voladura Controlada es:
E : espaciamiento entre taladros, en cm
rt : radio del taladro, en mm
Pt : Presión del taladro, en MPa
T : Resistencia a la tensión, en MPa
E ≤ 16 x rt x (Pt + T) x 10-2
T
Tipo de explosivo: Semexsa 45 (1 1/2 ” x 8”)
Densidad: 1,08 g/cm3
Datos del explosivo:
Diámetro de taladro: 45 mm
Cálculo de la Presión del Taladro
Presión del taladro: 1 255 MPa
1 255 MPa > 300 MPa
Disminuyendo el diámetro del cartucho a 1” x 8”.
422,86 MPa > 300 MPa
Disminuyendo aún más el diámetro del cartucho a 7/8” x 8”. La presión del taladro disminuye a:
303,28 MPa > 300 MPa
Cálculo del Espaciamiento entre Taladros
El espaciamiento obtenido sería de:
E ≤ 40 cm
Conclusión:
Para una roca con 300 MPa de esfuerzo a la compresión, 30 MPa de esfuerzo a la tracción necesitamos:
Semexsa 45 de dimensión 7/8” x 8” con espaciadores de igual longitud que los cartuchos y el espaciamiento entre taladros de 40 cm en todo el contorno.
Ejemplo 2
Tipo de explosivo: Exadit 65 (1” x 8”)
Diámetro de taladro: 38 mm
Presión del taladro: 572,68 MPa
572,68 MPa > 150 MPa
Desacoplando más el taladro, con un diámetro de cartucho de 7/8” x 8”.
410,74 MPa > 150 MPa
Espaciando los cartuchos, obtenemos:
166,81 MPa > 150 MPa
Conclusión 1:
Exadit 65 de dimensión 7/8” x 8” con espaciadores de igual longitud que los cartuchos y el espaciamiento entre taladros de 37 cm en todo el contorno.
E ≤ 37 cm
Tipo de explosivo: Exadit 45 (1” x 8”)
486,49 MPa > 150 MPa
348,92 MPa > 150 MPa
Espaciando los cartuchos, obtenemos: 141,71 MPa
141,71 MPa < 150 MPa
E ≤ 32 cm
Conclusión 2:
Exadit 45 de dimensión 7/8” x 8” con espaciadores de igual longitud que los cartuchos y el espaciamiento entre taladros de 32 cm en todo el contorno.
Monitoreo de Vibraciones Producido por Voladura de Rocas
Malla de Perforación
Monitoreo 2
Gal 9680 S Nv 3125
Voladura en la corona

voladura controlada

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