Voladura controlada

DEPARTAMENTO DE ASISTENCIA TÉCNICA PRESENTA

VOLADURA CONTROLADA DEPARTAMENTO DE ASISTENCIA TÉCNICA PRESENTA

VOLADURA CONTROLADA Análisis inicial del problema

SITUACIÓN INICIAL La voladura convencional en túneles y trabajos de mina, dejan perfiles irregulares según el sistema de diaclasamiento de la roca, normalmente afecta a la estructura remanente llegando a profundidades de 2 m aproximadamente, la roca maltratada y debilitada según su tipo y condición, puede tener consecuencias de inestabilidad o desprendimiento con el tiempo.

SITUACION INICIAL Las operaciones poseen problemas de sobre rotura. (Resumen) No se tiene un buen auto sostenimiento. Existe alta dilución del mineral. Las labores en general poseen agrietamientos excesivos. Los costos de sostenimiento artificial resultan demasiado altos para la operación.

EFECTOS DEL DIACLASAMIENTO DE LA ROCA EN LA VOLADURA CONVENCIONAL FISURAMIENTO LAMINAR FISURAMIENTO CÚBICO ESTRATIFICACIÓN PLANA FISURAMIENTO CUNEIFORME

OBJETIVO Evitar agrietamientos. Lograr una mejor estabilidad. Obtener superficies de corte lisas. Disminuir la dilución del mineral. Evitar la sobre rotura (overbreak).

VOLADURA CONTROLADA Consiste en el empleo de cargas explosivas lineales de baja energía colocadas en taladros muy cercanos entre sí, que se disparan en forma simultánea.

Busca crear y controlar la formación de una grieta o plano de rotura continuo, que limite la superficie final de un corte o excavación VOLADURA CONTROLADA

GRADO DE AFECTACIÓN En la voladura convencional, normalmente todos los taladros del núcleo suman sus efectos de impacto a los de la corona o periferia afectando a la roca remanente como se puede apreciar en los gráficos siguientes, en los que también se aprecia la reducción de este efecto con la voladura controlada.

CON VOLADURA CONTROLADA ± 0,20 a 0,50 m CON VOLADURA CONVENCIONAL DAÑOS ± 1,5 m

TIPOS DE CONTROL Voladura de Pre-Corte o Pre-Spliting : El disparo del corte de contorno es anterior a la voladura principal. Voladura de Recorte : El disparo del corte de contorno es posterior a la voladura principal.

USOS DE LA VOLADURA CONTROLADA Cámaras subterráneas para mejorar el auto-sostenimiento de techos y paredes. Acabado superficial de túneles de obras hidráulicas o viales. Piques y chimeneas. Límite final de bancos en minería a tajo abierto. Límite final de extracción de bloques de piedra ornamental en canteras de mármol, caliza marmórea, etc.

VOLADURA CONTROLADA ¿En qué consiste?

TEORÍA DEL MÉTODO Una carga explosiva crea, al detonar, grietas radiales en una zona adyacente en la que la roca se triturará y se pulverizará. A esto se le denomina: Fisuramiento Radial.

Cuando son dos las cargas que se disparan simultáneamente, se producen esfuerzos de tracción complementarios perpen-diculares al plano axial. TEORÍA DEL MÉTODO

Las tracciones generadas en ese plano superan la resistencia dinámica a tracción de la roca, creando un nuevo agrietamiento y favoreciendo la propagación de las grietas radiales en la dirección de corte proyectado . TEORÍA DEL MÉTODO

Estas grietas se amplían y extienden bajo la acción de cuña de los gases de explosión que se infiltran en ellas. La propagación preferencial en el plano axial junto con el efecto de apertura por la presión de los gases permiten obtener un plano de fractura definido. TEORÍA DEL MÉTODO

VOLADURA CONTROLADA Diferencias, ventajas y desventajas

DIFERENCIAS ENTRE VOLADURA CONVENCIONAL Y CONTROLADA Voladura convencional Voladura controlada Relación de espaciamiento a burden: E = 1,3 a 1,5 B. Uso de taco inerte. Relación de acoplamiento máxima de 1,2 a 1. La carga de explosivo ocupa los 2/3 de la longitud del taladro. Taco inerte para mantener al explosivo dentro del taladro, no para confinarlo . Menor espaciamiento de burden: E = 0,5 a 0,8 B. Explosivo de mucho menor diámetro que el del taladro. Carga explosiva linear distribuida a todo lo largo del taladro.

Empleo de explosivo con el mayor brisance y empuje dentro de la relación energía/costo. Empleo de explosivo de baja velocidad y brisance. DIFERENCIAS ENTRE VOLADURA CONVENCIONAL Y CONTROLADA Voladura convencional Voladura controlada Disparo de todos los taladros de la voladura siguiendo un orden de salida, espaciados en tiempo de acuerdo a un esquema de secuencias. Disparo simultáneo de todos los taladros de la línea de corte, sin retardos entre sí.

VOLADURA CONTROLADA Busca producir superficies de roca lisas y estables. Ventajas Contribuye a reducir la vibración de la voladura principal y la sobreexcavación. Es una alternativa para la explotación de estructuras débiles e inestables. Produce menor agrietamiento en la roca remanente.

Costo relativamente mayor que la voladura convencional. VOLADURA CONTROLADA Desventajas Mayor tiempo de preparación en la obra. En material detrítico incompetente o deleznable puede no llegar a dar resultados óptimos.

Tipos de control VOLADURA CONTROLADA

VOLADURA CONTROLADA DE PRE-CORTE Consiste en crear en el cuerpo de roca una discontinuidad o plano de fractura (grieta continua) antes de disparar la voladura principal o de producción, mediante una fila de taladros generalmente de pequeño diámetro, muy cercanos, con cargas explosivas desacopladas y disparos instantáneos.

Este puede realizarse también simultáneamente con los de producción pero adelantándolos una fracción de tiempo de 90 a 120 ms, siendo el disparo de dos etapas. Debemos tener información del comportamiento y del tipo de roca en la que se vamos a utilizar éste método, podemos considerar como guía algunas ecuaciones, como las de C. Konya: VOLADURA CONTROLADA DE PRE-CORTE

El factor de carga por pie perforado no debe causar daño a la roca, pero la presión de detonación debe ser suficiente como para crear la acción de corte, se puede estimar con la fórmula siguiente : q = D 2 / 28 VOLADURA CONTROLADA DE PRE-CORTE Donde: q : carga de explosivo por pie de taladro (lb/pie). D : diámetro de los taladros vacíos (plg).

El cálculo del espaciamiento entre los taladros de pre-corte será determinado por la ecuación: VOLADURA CONTROLADA DE PRE-CORTE E =10 x D Donde: E : espaciamiento (plg). D : diámetro de los taladros vacíos (plg).

VOLADURA CONTROLADA DE RECORTE Consiste en la voladura de un fila de taladros cercanos, con cargas desacopladas, pero detonadas después de la voladura “principal” o de producción.

Debido a que ésta técnica implica el arranque de roca hacia un frente libre, el espaciamiento normalmente es mayor que en el pre-corte, pudiendo ser determinado por la ecuación: VOLADURA CONTROLADA DE RECORTE E = 16 x D Donde E : espaciamiento. D : diámetro del taladro vacío.

El disparo en este tipo de voladura controlada es también en dos etapas, primero los taladros de producción y después, con una diferencia de unos 100 ms, los de recorte (corona). VOLADURA CONTROLADA DE RECORTE El burden, así mismo, tiene una distancia razonable y calculable, después de haber salido la voladura principal. Cuando los taladros de recorte tienen el mismo diámetro que los de producción la técnica se conoce como Trim Blasting.

El burden debe ser mayor que el espaciado para asegurar que las fracturas se “encadenen” apropiadamente entre los taladros antes que el bloque de burden se desplace, se estima con la ecuación siguiente : VOLADURA CONTROLADA DE RECORTE B = 1,3 E Donde B : burden o línea de menor resistencia. E : espaciado entre taladros.

VOLADURA AMORTIGUADA Es prácticamente una voladura convencional pero en la que se ha modificado el diseño de la última fila, tanto en su esquema geométrico que es más reducido, como en las cargas de explosivo que deben ser menores y desacopladas. El disparo es normalmente en una sola etapa.

VOLADURA CONTROLADA Condiciones necesarias

VOLADURA CONTROLADA El diámetro de los taladros de contorno normalmente es igual a los de producción. Condiciones necesarias en Perforación La precisión de la perforación es fundamental, tanto por el alineamiento como por el paralelismo de los taladros. El espaciamiento entre taladros debe de ser menor que el de la voladura convencional.

Condiciones necesarias en carguío Explosivos especiales de baja energía y velocidad. La carga de columna debe de ser desacoplada (no atacada) para poder formar un anillo de aire alrededor del explosivo que amortigüe el efecto de impacto, absorbiendo parte de la energía de la explosión y debe de distribuirse a todo lo largo del taladro.

Se requiere una carga de fondo con factor de acoplamiento cercano al 100%. Condiciones necesarias en carguío Es necesario sellar los taladros con tacos inertes para contener los gases y evitar que la columna desacoplada sea impulsada del taladro.

El disparo de todos los taladros del corte periférico debe ser simultáneo , o máximo en dos o tres etapas de retardo muy cercanas , de lo contrario el plano de corte puede no formarse completamente. Condiciones necesarias en el disparo Usar explosivos de brisancia baja por ejemplo EXSACORTE, EXSASPLIT o dinamita espaciada.

La velocidad pico de partícula debe de mantenerse por debajo de los 700 ó 1 000 mm/s. Esta velocidad puede ser estimada con la siguiente fórmula empírica: VOLADURA CONTROLADA v = Ce / (R*b) Donde: v = velocidad pico de partícula. Ce = carga, en caja explosiva (kg). R = distancia radial desde el punto de detonación, en m. b = constante que depende de las propiedades estructurales y elásticas de la roca.

Si se usan cartuchos convencionales de dinamita éstos deben de estar debidamente espaciados entre sí (normalmente una distancia equivalente a la longitud de un cartucho) iniciados axialmente con cordón detonante de bajo gramaje (3 g/m). VOLADURA CONTROLADA Condiciones necesarias en el disparo Cuando se usen agentes de voladura estos deben de ser de baja densidad, normalmente granulares, tales como el Examon-P.

Cuando se utilice el sistema Air-Deck con sólo carga de fondo y taco inerte, se requerirá un adecuado control para asegurar resultados y la roca debe de ser compatible con el método. VOLADURA CONTROLADA Condiciones necesarias en el disparo El uso de cordón detonante de alto gramaje (60, 80, 120 g/m). Reducirá la densidad de carga linear pero es muy costoso.

VOLADURA CONTROLADA Parámetros importantes

Es la presión ejercida por la expansión de gases de detonación en las paredes del taladro. Cuanto menor sea esta presión menor será el daño a la pared final de la voladura, esta presión es aproximadamente el 50% de la presión de detonación del explosivo. VOLADURA CONTROLADA Presión del taladro

VOLADURA CONTROLADA Se hará necesario entonces reducir esta presión ya sea desacoplando y/o espaciando la carga explosiva. La formula para calcular la presión de taladro es la siguiente : PT = de*VOD 2/8 Presión del taladro Donde : PT = presión de taladro. de = densidad del explosivo. VOD = velocidad de detonación .

El grado de acople de una carga explosiva está dada por : VOLADURA CONTROLADA Cr =C 1/2 *De/Dt Presión del taladro Donde : Cr = relación de acoplamiento. De = diámetro del explosivo. Dt = diámetro del taladro. C = % del taladro cargado con explosivo.

La presión dentro del taladro cargado con explosivo desacoplado y espaciado, será : VOLADURA CONTROLADA Presión del taladro Ptd = PT*Cr 2,4 Donde : Ptd = presión dentro del taladro desacoplado. PT = presión de taladro. Cr = relación de acoplamiento.

El espaciamiento entre taladros en una voladura controlada depende del tipo de roca y diámetro de la perforación. Por lo general se puede partir de un valor de B/E entre 1 y 1,5. Relación de espaciamiento (E) y burden (B) VOLADURA CONTROLADA

Podemos partir de la siguiente relación para calcular el espaciamiento de taladros periféricos : VOLADURA CONTROLADA Relación de espaciamiento (E) y burden (B) E menor o igual a Dt*(Ptd + T)/T Donde : E : espaciamiento entre taladros. T : resistencia a la tracción de la roca. Dt : diámetro del taladro. Ptd: presión dentro del taladro desacoplado.

Los taladros deben perforarse paralelos y ubicarse en un mismo plano de corte. Precisión en los taladros VOLADURA CONTROLADA

Para taladros de contorno con diámetros de perforación entre 38 y 51 mm se recomienda la siguiente tabla práctica: Control de la carga lineal VOLADURA CONTROLADA Diámetro de taladro (mm) Diámetro de explosivo (mm) Carga lineal (kg/m) Espaciamiento (m) Burden (m) 38 51 22 25 0,240 0,500 0,30 a 0,40 0,50 a 0,60 0,40 a 0,60 0,70 a 1,00

EXSACORTE : En tubos plásticos acoplables. Tipos de explosivos para voladura controlada EXSASPLIT : En tubo plástico entero, de longitud especificada. EXAMON-P : Con el método llamado Tracer. EXADIT : Cartuchos de dinamita espaciadas con madera o caña y cordón detonante de bajo gramaje ubicado a lo largo del taladro.

Taladro con carga convencional, con explosivo de baja energía (EXADIT) sin atacar, sin taco. Iniciación con detonador en la boca o al fondo. ESQUEMAS DE VOLADURA CONTROLADA Voladura Amortiguada

SECCIÓN DEL TALADRO: CARTUCHOS DE EXADIT CEBO

Esquema del carguío en taladros periférico con cartuchos de dinamita espaciada con material inertes o aire libre y cordón detonante a lo largo del taladro. Voladura Amortiguada ESQUEMAS DE VOLADURA CONTROLADA

SECCIÓN DEL TALADRO: ESPACIADORES INERTES TACO INERTE CORDÓN DETONANTE

Cartuchos convencionales fijados a distancias determinadas sobre una media caña de tubo de plástico - diámetro del cartucho de 22 a 38 mm y diámetro del taladro 50 a 75 mm como ejemplo. Voladura Amortiguada ESQUEMAS DE VOLADURA CONTROLADA

SECCIÓN DEL TALADRO: ESPACIOS VACÍOS TACO INERTE TUBO DE PLÁSTICO

Voladura Amortiguada Taladro con explosivo especial para voladura controlada (EXSACORTE o EXSASPLIT), en tubos rígidos de plástico para acoplamiento linear, centrados en el taladro de mayor diámetro mediante plumas o rosetas. ESQUEMAS DE VOLADURA CONTROLADA

SECCIÓN DEL TALADRO: TACO INERTE CEBO (CON DETONADOR NO ELÉCTRICO) EXSACORTE

Taladro cargado con EXAMON-P y cordón detonante de bajo gramaje axial en toda la columna, amarrado al cartucho cebo e iniciado con detonador no eléctrico (Primadet). Voladura Controlada ESQUEMAS DE VOLADURA CONTROLADA

SECCIÓN DEL TALADRO: CEBO (CON CORDÓN DETONANTE) COLUMNA DE EXAMON TACO INERTE

VOLADURA CONTROLADA Evaluación de Resultados

Perfil de Excavación FALLA Ninguna. MOTIVO Ninguna. SOLUCIÓN Ninguna.

FALLA Sobre- excavación general. MOTIVO Sobrecarga. Fila anterior de taladros sobrecargados. SOLUCIÓN Disminuir carga. Aumentar el espaciado. Distanciar fila anterior. Aumentar tiempo de retardo entre filas de voladura primaria.

FALLA Sobre- excavación alrededor de los taladros. MOTIVO La presión de tala dro es superior a la resistencia diná mica a compre- sión de la roca. SOLUCIÓN Disminuir la densidad lineal de carga y aumentar el desacoplado.

FALLA Sobre- excavación entre los taladros. MOTIVO Espaciado entre taladros demasiado pequeños. SOLUCIÓN Aumentar el espaciado entre taladros.

FALLA Roca sobre sa liente entre los taladros. MOTIVO Espaciado excesivo entre taladros. SOLUCIÓN Reducir el espaciado entre taladros. Aumentar ligera- mente la carga.

DEPARTAMENTO DE ASISTENCIA TÉCNICA AGRADECE SU ATENCIÓN

SECCIÓN DEL TALADRO: CORDON DETONANTE MEDIA CAÑA DE CARRIZO TACO INERTE ESPACIO VACIO

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