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8/16/2019 Mecanica Rotura Rocas
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Luf [Dirección de la compañía]
Universidad Privada del Norteacultad de ingenieria
Curso: peroracion y voladuradocente: Ing !rmando "o#or$ue%
Integrantes:Cipriano c#udan& raul
#ernande% gutierre%& maycol#olguin c#om'a& claudia
llanos c#unge& lu%llovera !lcantara& (#on
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1. INTRODUCCIONLa peroración y voladura es una t)cnica aplica'le a la
e*tracción de roca en terrenos competentes& donde los medios
mec+nicos no son aplica'les de una manera renta'le !sí&
partiendo de esta de,nición& este m)todo es aplica'le acual$uier m)todo de e*plotación& 'ien en minería& 'ien en o'ra
civil& donde sea necesario un movimiento de tierrasLa t)cnica de peroración y voladura se 'asa en la e(ecución de
peroraciones en la roca& donde posteriormente se colocar+n
e*plosivos $ue& mediante su detonación& transmiten la energía
necesaria para la ragmentación del maci%o rocoso a e*plotar-n el siguiente inorme recalcaremos la importancia de un tema
muy importante relacionado con el $ue'rantamiento de la masa
rocosa: la mec+nica de rotura de rocas& el cual a'arca las
dierentes ases del proceso de ragmentación y los actores$ue in.uyen en dic#o mecanismo-n conclusión& es un tema imprescindi'le para poder reali%ar
una 'uena la'or minera teniendo en cuenta las distintas
condiciones $ue se presenten en el tra'a(o en campo
2. OBJETIVOS
Demostrar el proceso de rotura de roca
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-(empli,car la ase de rotura de c#o$ue de un
taladro con cara li're -*plicar so're mecanismos de rutura
3. MECNIC! DE ROTUR! DE ROC!S! /roceso de racturamiento
La ragmentación de rocas por voladura comprende a la acción
de un e*plosivo y a la consecuente respuesta de la masa de
roca circundante& involucrando actores de tiempo& energía
termodin+mica& ondas de presión& mec+nica de rocas y otros&
en un r+pido y comple(o mecanismo de interacción-ste mecanismo a0n no est+ plenamente de,nido& e*istiendo
varias teorías $ue tratan de e*plicarlo entre las $ue
mencionamos a:
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• 1eoría de re.e*ión 2ondas de tensión re.e(adas en una
cara li're3
• 1eoría de e*pansión de gases
• 1eoría de ruptura .e*ural 2por e*pansión de gases3
• 1eoría de tor$ue 2torsión3 o de ci%allamiento
• 1eoría de crateri%ación
• 1eoría de energía de los rentes de onda de compresión y
tensión
• 1eoría de li'eración s0'ita de cargas
• 1eoría de nucleación de racturas en allas y
discontinuidades
-stas teorías se 'asan en criterios so're distri'ución de energía&
acción de uer%as de compresión4tensión& re.e*ión de ondas de
c#o$ue en la cara li're& eectos de corte y ci%allamiento por
movimiento torsional entre taladros& presión de gases
s0'itamente aplicados so're la roca y li'eración de cargas&
ruptura de material rígido por .e*ión& integración o nucleaciónde microracturas en ,suras y allas& colisión de ragmentos en
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el aire y otros& sustentados 'as+ndose en especulaciones&
investigaciones en la'oratorios especiali%ados y campos de
prue'as& modelos ísicos y matem+ticos& prue'as
e*perimentales y de producción controladas por otograía de
alta velocidad y monitoreo sísmico& prue'as con cargassu'acu+ticas y otros
!lgunas teorías se comprue'an en ciertas condiciones de
tra'a(o mientras $ue en otras condiciones no responden& por lo
$ue a0n no se consideran concluyentes 5na e*plicación
sencilla& com0nmente aceptada& $ue resume varios de los
conceptos considerados en estas teorías& estima $ue el proceso
ocurre en varias etapas o ases $ue se desarrollan casi
simult+neamente en un tiempo e*tremadamente corto& de
pocos milisegundos& durante el cual ocurre la completadetonación de una carga con,nada& comprendiendo desde el
inicio de la ragmentación #asta el total despla%amiento del
material volado
-stas etapas son:
a Detonación del e*plosivo y generación de la onda de c#o$ue
' 1ranserencia de la onda de c#o$ue a la masa de la roca
iniciando su agrietamiento
c 6eneración y e*pansión de gases a alta presión y
temperatura $ue provocan el racturamiento y movimiento de la
roca
d Despla%amiento de la masa de roca triturada para ormar la
pila de escom'ros o detritos
" Descripción del proceso
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Inmediatamente despu)s de la detonación& el eecto de impacto
de la onda de c#o$ue y de los gases en r+pida e*pansión so're
la pared del taladro& se trans,ere a la roca circundante&
diundi)ndose a trav)s de ella en orma de ondas o uer%as de
compresión& provoc+ndole sólo deormación el+stica& ya $ue las
rocas son muy resistentes a la compresión !l llegar estas ondas
a la cara li're en el rente de voladura causan esuer%os de
tensión en la masa de roca& entre la cara li're y el taladro 7i la
resistencia a tensión de la roca es e*cedida& )sta se rompe en el
+rea de la línea de menos resistencia 2'urden3& en este caso las
ondas re.e(adas son ondas de tensión $ue retornan al punto de
origen creando ,suras y grietas de tensión a partir de los
puntos y planos de de'ilidad naturales e*istentes& agriet+ndola
proundamente 2eecto de cra$uelación3Casi simult+neamente& el volumen de gases li'erados y en
e*pansión penetra en las grietas iniciales ampli+ndolas por
acción de cuña y creando otras nuevas& con lo $ue se produce
la ragmentación eectiva de la roca
7i la distancia entre el taladro y la cara li're est+ correctamentecalculada la roca entre am'os puntos ceder+& luego los gases
remanentes despla%an r+pidamente la masa de material
triturado #acia adelante& #asta perder su uer%a por
enriamiento y por aumento de volumen de la cavidad ormada
en la roca& momento en $ue los ragmentos o detritos caen y se
acumulan para ormar la pila de escom'ros-n esta etapa se produce ragmentación adicional por el
impacto de los tro%os de roca en el aireLa reacción del e*plosivo en el taladro es muy r+pida y su
tra'a(o eectivo se considera completado cuando el volumen de
la masa se #a e*pandido a 89 veces el volumen original lo $ue
re$uiere apro*imadamente a 89 milisegundos;ormalmente el tra'a(o de ragmentación es m+s e,ciente en
las rocas compactas y #omog)neas $ue en las naturalmente
muy ,suradas& ya $ue en ellas los gases tender+n a escapar por
las ,suras disminuyendo su energía 0til
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1eóricamente la detonación tiene un eecto de e*pansión
es)rica pero como normalmente los e*plosivos se cargan en
taladros o #uecos cilíndricos& la detonación tiene e*pansión
cilíndrica donde& como consecuencia de la dilatación del taladro
en un entorno rígido& se crea un proceso de
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-n el momento de la .e*ión de la cara li're se produce
adem+s cierta proporción de rotura por descostre -l
material triturado y proyectado se acumula ormando la
pila de escom'ros o detritos& $ue se e*tiende al pie de la
nueva cara li're& en una distancia mayor $ue la del
'urden original& denominada despla%amiento o spelling&
de'i)ndose considerar $ue el volumen del material roto
es mayor $ue el $ue termina in situ& lo $ue se denomina
F E'ar alcan%ando
temperaturas entre 8 99GC 2de ? 999 a F 999GA3& su
eecto so're la roca circundante a partir del e(e del
taladro produce teóricamente los siguientes grados de
destrucción:4 ! la distancia de un di+metro& pulveri%ación4 ! la distancia de 8 #asta @ o di+metros& ,suras
cada ve% m+s d)'iles y a'iertas correspondientes
a la %ona de ,suramiento radial& acompañadas de
ragmentación menuda y media a cada ve% m+s
gruesa
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4 H+s all+ de los di+metros es la %ona de
deormación el+stica& donde las vi'raciones por
impacto se transorman en ondas sísmicas4 -sta distri'ución de grados de destrucción y
alcance m+*imo del proceso de la detonación es
importante para calcular la distancia entre los
taladros de una voladura 7i es adecuada #a'r+
'uena ragmentación por interacción entre ellos
si es muy larga sólo producir+ crateri%ación en la
'oca& de(ando ragmentos so'redimensionados
entre ellos& o lo $ue es peor& los taladros
solamente soplar+n los gases sin producir rotura
entre ellos
7i el ce'o iniciador est+ u'icado al ondo del taladro como
es usual& la e*pansión no ser+ cilíndrica sino $ue toma la
orma de una gota& lo $ue complica la interpretación y el
gra,cado del proceso
-stos conceptos& de rotura de roca se aplican a todo tipode taladro en super,cie y su'suelo 1am'i)n de'e tenerse
en cuenta las condiciones geológicas circundantes para
inerir los resultados !sí por e(emplo las diaclasas o
,suras de otro tipo $ue sean paralelas al e(e del taladro
aectar+n a la ormación de las ,suras radiales
intercept+ndolas por otro lado las de tipo transversal
permitir+n la uga de gases disminuyendo la energía eincluso aectando a otros taladros cercanos
La interpretación gr+,ca del proceso de ragmentación se
complica teniendo en cuenta la presencia de sistemas de
,suras principales y secundarias: paralelos& transversales
y diagonales respecto al e(e del taladro
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). CONC"USIONES
-*plicamos el proceso $ue conlleva el proceso de rotura de
roca Hostramos mediante im+genes la ase de rotura de un taladro
con cara li're 7e demostró mediante im+genes el mecanismo de rotura radial
de la roca
*. BIB"IO+R!,I!
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#ttp:BBe*sanetBJp4contentBpu'licacionBmanual4de4voladurapd Bernaola J., Castilla J. & Herrera J. 2013. Perforación y voladura de rocas en minería.
Universidad Politécnica de Madrid.
http://exsa.net/wp-content/publicacion/manual-de-voladura.pdfhttp://exsa.net/wp-content/publicacion/manual-de-voladura.pdf