manual excava tuneles

125
TUNELADORAS MARTILLOS DE IMPACTO MATERIAL A EXCAVAR (ROCA O SUELO) METODOS DE EXCAVACIONES SUBTERRANEAS

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Page 1: Manual excava tuneles

EXCAVACION

TUNELADORAS

MARTILLOS DEIMPACTO

ENERGIA: EN PUNTA DE

RESISTENCIA DE ROCA

EXCAVACION CON PERFORACION Y

VOLADURA

ENERGIA: PRESION DE GASES Y ENERGIA DE

VIBRCION

MATERIAL A EXCAVAR (ROCA O SUELO)

METODOS DE EXCAVACIONES SUBTERRANEAS

Page 2: Manual excava tuneles

PERFORACION

Perforación

METODOS DE EXCAVACION MEDIANTEY VOLADURA

Carga de Explosivos

VoladuraTopografía

VentilaciónSostenimiento

CargaSaneo

Page 3: Manual excava tuneles

AVANCE DEL

LIMPIEZA AL FRENTE Y

ELIMINACION DE ESCOMBROS

DISPARO Y

PERFILADO DE LA SECCION Y

SOSTENIMIENTO OPCIONAL

CARGA DE EXPLOSIVOS

PERFORACION

INSTALACION DEL

PERFORACION

TRAZADO DEL DIAGRAMA DE

DISPAROS

TRAZADO DEL DIAGRAMA DE UN NUEVO DISPARO

COLOCACION DE LINEAS

GRADIENTES Y ALINEAMIENTO

CICLO DE EXCAVACION

EQUIPO DE

EQUIPO DE

VENTILACION

Page 4: Manual excava tuneles

Es el sistema clásico, que comprende La Perforación – Voladura yLimpieza de escombros, obteniéndose con un trabajo cíclico elavance del frente o frontón de ataque.

La velocidad de avance estará relacionado con las caracteristicas de oposición que ofrezca el Macizo Rocoso, la implementación y acondicionamiento de los equipos que se emplean, la destreza y experiencia de la cuadrilla de trabajadores, y, por último, las condiciones de seguridad o instalaciones que se faciliten para el logro del avance esperado.El nivel tecnlógico actual ha permitido conseguir avaces espectaculares, como producto de ajustes o condicionamiento de los equipos e instalaciones, pero más bién la calidad del producto terminado DEPENDE FUNDAMENTALMENTE DE LA EXPERIENCIA DE LA CUADRILLA.

SISTEMA DE AVANCE CON PERFORACION Y VOLADURA

Page 5: Manual excava tuneles

MÉTODOS

Excavación con explosivos: PerforaciónCarga de explosivoDisparo de la carga

CONSTRUCTIVOS

Evacuación

ventilaciónde humos y

Saneo de los hastiales ybóveda

Carga y transporte deescombroReplanteo de la nueva tronadura.

Page 6: Manual excava tuneles

RACION

ADURA

ZALIMPIE

VOL

PERFO

Page 7: Manual excava tuneles

SECCION TUNEL Y DURACION CICLO DE EXCAVACIONTamaño Nominal(anchura por altura)

3.2 x 3.2 5.0 x 5.0 6.75 x 8.75

Sin refuerzo

Con refuerzo

Sin refuerzo

Con refuerzo

Sin refuerzo

Con refuerzo

Número de perforaciones 41 41 52 52 81 77

Profundidad (m) 3.0 1.8 3.4 3.0 3.6 3.0

Avance por disparo (m) 2.8 1.7 3.2 2.8 3.4 2.8

Perforación (minutos) 90 60 120 90 150 120

Cargío y disparo(minutos) 60 60 60 60 60 60

Ventilación (minutos) 30 30 30 30 30 30

Limpieza (minutos) 90 75 120 90 140 110

Reforzamiento(Minutos) 90 120 150

Otros Trabajos (min) 30 30 30 30 30 30

Duración del ciclo(minutos) 300 340 360 420 410 500

Page 8: Manual excava tuneles

CICLO DE TRABAJO EN LA EXCAVACION

VENT.- LIMPIEZA(0.23-0.30T)

PERFORACION(0.00-0.16T)

CARGA-VOLADURA(0.09-0.09T)

SOSTENIMIENTO (0.57T)SHOT+MALLA+PERNOS+

CERCHASOSTENIMIENTO(0.52T)SHOT- MALLA-PERNOS

PERFORACION(0.00-0. 16T)

16%

57%

52%

23%16% 9 %

Page 9: Manual excava tuneles

DURACION CICLO DE EXCAVACION METODO NATM(SECCION 10x13m)

Tamaño Nominal(anchura por altura)

ROCA TIPO III ROCA TIPO II ROCA TIPO I

MINIMO MAXIMO MINIMO MAXIMO MINIMO MAXIMO

Número deperforaciones 100 100 140

Profundidad (m) 0.8 1.5 1.5 2.4 2.4 3.0Avance por disparo (m) 0.6 1.3 1.3 2.2 2.2 2.8

Perforación (minutos) 150 210 150 200 150 180

Cargío y disparo(minutos) 90 100 90 100 90 100

Ventilación (minutos) 30 40 30 40 30 40

Limpieza (minutos) 150 200 200 240 240 300

Reforzamiento(Minutos) 600 690 420 540 400 450

Otros Trabajos (min) 30 30 30 30 30 30

Duración del ciclo(minutos)

1050

17h30’

1270

21h10’

920

15h20’

1150

19h10’

940

15h40’

1100

18h20’

Page 10: Manual excava tuneles

TAMAÑO DEL

CONTRACTUALES

OPTIMIZACION DEL

EQUIPO

INCENTIVOS

CONDICIONES

ENTRE CONTRATISTA Y PROPIETARIO

AUMENTO DE LA EFICIENCIA DEL

EQUIPO

MEJORAMIENTO DE LAS TECNICAS

DE VOLADURA

PERSONAL EXPERIMENTADO

MEJORAMIENTO DEL CICLO DE EXCAVACION

Page 11: Manual excava tuneles
Page 12: Manual excava tuneles

MECÁNICA DE ROTURA DE ROCASPROCESO DE FRACTURACIÓN

La fragmentación de rocas por voladura comprendea la acción de

deunla

explosivo y a la consecuentecircundante,respuesta masa de

deroca

involucrandotermodinámica,

factoresondas

tiempo, energíade presión, mecánica de

rocas y otros, en un rápido y complejo mecanismode interacción.

Page 13: Manual excava tuneles

PROCESOS DE DETONACIÓN DE UNA CARGA EXPLOSIVA

ROCA COMPRIMIDAROCA NOALTERADA

DIRECCIÓN DE AVANCE DE LA DETONACIÓN

ONDA DEREFLEXIÓN

CAIDA DE PRESIÓN INICIALFC PCJ

ONDA DEREFLEXIÓN

ROCA NOALTERADA

Y GASES EN EXPANSIÓN

PCJ: Plano de Chapman

ZR: Zona de Reacción

FC: Frente de Choque

Jouget

ENSANCHAMIENTODEL TALADRO

ZR

Page 14: Manual excava tuneles

MECÁNICA DE ROTURA DE ROCASEste mecanismo aún no está plenamente definido,existiendo varias teorías que tratan de explicarloentre las que mencionamos a:

Teoría de reflexión (ondas de tensiónen una cara libre).

reflejadas

Teoría de expansión de gases.

Teoríagases).

de ruptura flexural (por expansión de

Page 15: Manual excava tuneles

MECÁNICA DE ROTURA DE ROCAS

Teoría de torque (torsión) o decizallamiento.

Teoría de craterización.

Teoría de energía de loscompresión y tensión.

frentes de onda de

Teoría de liberación súbita de cargas.

Teoría de nucleación de fracturas, en fallas y discontinuidades.

Page 16: Manual excava tuneles

MECÁNICA DE ROTURA DE ROCASUna explicación sencilla, comúnmenteaceptada,conceptos

que resume varios de losconsiderados en estas teorías,

variasestimaetapas

que el procesoquese

ocurre eno fases desarrollan casi

simultáneamenteextremadamente

encorto,

unde

cual

tiempopocos

milisegundos, durante el ocurre lacompletaconfinada,

detonación de una cargacomprendiendo desde

ella

totalfragmentación hastadesplazamiento del material volado.

Page 17: Manual excava tuneles

MECÁNICA DE ROTURA DE ROCASEstas etapas son:

1. Detonación del explosivo y generación de laonda de choque.Transferencia de la onda de choque a la2. masade la roca iniciando su agrietamiento.

3. Generación y expansión de gases a altalapresión y temperatura que provocan

de la roca.fracturación y movimiento

4. Desplazamiento de la masa de roca trituradapara formar la pila de escombros o detritos.

Page 18: Manual excava tuneles

MECÁNICA DE ROTURA DE ROCASLa rotura de rocas requiere condicionesfundamentales como:1.2.

3.

Confinamiento del explosivo en elCara libre.

taladro.

RelacióndistanciaRelación

entre diámetro del taladro aóptima a la cara libre (burden).

4. burden-alturadel taladro.

geológicas,

de banco yprofundidadCondiciones5. parámetros del

eltaladro y explosivo, para generarfisuramiento cilíndrico radial y la consecuenterotura flexural.

Page 19: Manual excava tuneles

Energía

¿Cómo actúa la energía en un taladro de

Voladura?

La energía se calcula mediante técnicasdefinidas, basadas en leyes de termodinámica.

Generalmente se expresa en cal/g o cal/cm3; enbase a un patrón.

Page 20: Manual excava tuneles

Energía

La carga explosiva en un taladro es en unpequeño peso o volumen, en comparación conel peso o volumen de la roca que será volada.

El explosivo puede superar esta diferencia,porque se transforma en un gran volumen degases calientes, en una fracción de segundo.

Estos gases son los que producen eldesmembramiento y desplazamiento de la roca.

Page 21: Manual excava tuneles

Energía

La violenta expansión de estos gases produce;que se refractael taladro como

además, una onda compresivaen la cara libre retornado haciaondas de tensión que fracturan la roca a supaso. Esto se define como impacto de la presiónde detonación.

Por tanto, para utilizar eficientemente losexplosivos la energía contenida en cada uno deellos deberá ser cuantificada.Esto en especial para Voladura Controlada.

Page 22: Manual excava tuneles

VOLADURA11A

SUBTERRÁNEADISEÑO DE MALLA

11A

11A

EJEMPLO 11A11A

6A 6A11A 11A

3A

5A 5A9A

1A 3R 1A 9A

3,5 m9A9A

1,5 m9A 9A

15A 13A 13A 13A 15A

3,0 m

N° Taladros = 40 cargados + 2 de alivio

3A 1R1R

3A

5A 1A 3R 1A5A

3A

7A 7A 7A7A

Page 23: Manual excava tuneles

DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA POTENCIAL DE UN EXPLOSIVOEN ACCIÓN

(CALOR) (LUZ)(ONDASÍSMICA)

EFECTOS SUMADOS DE IMPACTO Y DE PRESIÓN,QUE PRODUCEN EN LA ROCA LA DEFORMACIÓN ELÁSTICA Y ROTURA IN SITU

(RUIDO)(BLAST)

PÉRDIDAS AL PONERSELOS GASES CON ELEVADA PRESIÓN EN CONTACTO CON LA ATMÓSFERA

ENERGÍA REMANENTE DE LA EXPANSIÓNDE GASES

PORCENTAJE UTILIZABLE PARA ELDESPLAZAMIENTO DE FRAGMENTOS DENTRO DEL MONTON DE ESCOMBROS(EMPUJE Y APILONADO DE LOS DETRITOS)

PÉRDIDA ADICIONAL EN ELIMPULSO DE PROYECCIÓN DE FRAGMENTOS VOLANTES(FLY ROCKS)

SÓNICA

LUMINOSAVIBRATORIA

TÉRMICAENERGÍA DE LOS

GASES DE EXPANSIÓN

ENERGÍA DE LA ONDA DE CHOQUE

ENERGÍA NO UTILIZABLE OPÉRDIDA

ENERGÍA ÚTIL DE TRABAJO

EXPLOSIÓN: IMPACTO - EXPANSIÓN

Page 24: Manual excava tuneles

VARIABLES CONTROLABLES

EN LA VOLADURA

PERFORACIÓNGEOLOGÍA

CARGA Y ENCENDIDO

DISPAROTIEMPO PROMEDIO

DEL PROCESOMENOS DE 2 SEGUNDOS

RESULTADO DELDISPARO

VOLADURA PREPARADA

Page 25: Manual excava tuneles

VARIABLES CONTROLABLES EN LAVOLADURA

PERFORACIÓN

DIÁMETRO DE TALADRO

LONGITUD DE TALADRO

DISTRIBUCIÓN DE TALADROS (MALLA DE PERFORACIÓN)

• TIPO DE CORTE O ARRANQUE

DIRECCIÓN DE SALIDA DE LOS TIROS

• CARAS LIBRES DISPONIBLES

• DIMENSIÓN DE LA VOLADURA

• RADIO ESPACIO/ BURDEN

• ANGULARIDAD Y/O PARALELISMO

• SOBREPERFORACIÓN

• CONFIGURACIÓN DEL DISPARO

• ALTURA DE BANCO

• TIPO DE TACO INERTE

• LONGITUD DE TACO • PROFUNDIDAD DE AVANCE (EN SUBSUELO)

Page 26: Manual excava tuneles

VARIABLES CONTROLABLES EN LAVOLADURA

CARGA Y ENCENDIDO

TIPO DE EXPLOSIVO

PROPIEDADES:

• FACTOR DE CARGA (kg/m3)• DISTRIBUCIÓN:

* CARGA DE FONDO* CARGA DE COLUMNA

(TIPOS Y DENSIDADES)

*****

DENSIDADVELOCIDAD SENSIBILIDAD BRISANCE SIMPATÍA, ETC.

• PROYECCIÓN DE CARAS LIBRESA FORMAR CON CADA SALIDA

• SISTEMA DE INICIACIÓN

• SECUENCIA DE ENCENDIDOS

ENERGÍA DISPONIBLE

MÉTODO DE CARGA Y CEBADO

• ACOPLAMIENTO TALADRO/EXPLOSIVO •

• LONGITUD DE COLUMNA EXPLOSIVADISTRIBUCIÓN DE CARGA(A COLUMNA COMPLETA O CON CARGAS ESPACIADAS)

Page 27: Manual excava tuneles

VARIABLES CONTROLABLES EN LAVOLADURA

GEOLOGÍA

• TIPO DE ROCA• CONDICIONES DEL CLIMA

• RESISTENCIA A LA ROTURAY PROPIEDADES ELÁSTICASDE LA ROCA

• DISCONTINUIDADES:GRADO DE FISURAMIENTO

****

DISYUNCIONCLIVAJE FALLAS FISURAS

• FRECUENCIA SÍSMICA

OQUEDADES, CAVERNASY OTRAS.

• PRESENCIA DE AGUA

• CONDICIONES DEL TERRENO

Page 28: Manual excava tuneles

RESULTADO DEL DISPARO

EN RENDIMIENTO• SALIDA TOTAL O PARCIALDEL DISPARO

• FRAGMENTACIÓN

EN SEGURIDAD• PROYECCIÓN DE FRAGMENTOS (FLY ROCKS)

• TECHOS Y CAJAS GOLPEADAS(POSIBILIDAD DE DESPLOME)

• EXPLOSIVOS Y ACCESORIOS

• DESPLAZAMIENTO Y FORMADEL CONO DE ESCOMBROS

• VOLUMEN DEL MATERIAL ROTO NO DETONADOS

• TIROS FALLADOS• ESPONJAMIENTO (PARA EL RECOJOY RETIRO DE DETRITOS)

• ROTURA HACIA ATRÁS (BACK BREAK)

• SOBRE EXCAVACIÓN

• AVANCE DEL FRENTE

• PROYECCIÓN FRONTAL Y LATERAL

• NIVEL DE PISO (LOMOS)

• GASES REMANENTES

• ANILLADO, CORNISAS, SUBSUELO, ETC.

Page 29: Manual excava tuneles

CAUSAS

CAUSAS USUALES DE FALLAS DE DISPAROS

insuficiente

de almacenaje

(Dead Pressing)

o insuficiente

Confinamient

Cut - offs: cortes por diversos

motivos: geología y otros

Mezcla explosiva

Cebado

Compatibilidad del cordón

Antigüedad

(edad-shelf life)

Efecto Canal

Presión de muerte, densidad

Error con el tipo de iniciador o

incompatibilidad

Inapropiada selección de

tiempos

Dispersiónde retardos

Golpe de agua(Water Hammer)

Mezcla de diferentes tipos

o marcas de detonadores de

retardo

Errores en el orden de

encendido de los retardos

Ejecución delPlan de disparo

Propagación

Errores deperforación

Errores de tiempos

Errores de carga del taladro

Insuficiente disponibilidad

de energía

Condiciones geológicas adversas

Taladros con agua

Taladrosperdidos

Page 30: Manual excava tuneles

FRENTE COMPLETO

VOLADURAEXCAVACION MEDIANTEMETODOS DE PERFORACION

Y

344 4

EL CORTE

ESQUEMA DE DISPARO O MALLA DE PERFORACION

43

9

1

2 B2

3

21

1

B 3

1

TAMAÑO DE

5

5

1 B 3

1

B 7

Page 31: Manual excava tuneles

PERFORACION Y VOLADURA

Perforación y voladura forman unconjunto.

El hueco perforado correctamente no sirve de nada, si en la fase de voladura este se carga con explosivos de potencia y cantidad equivocadas.

Lo mismo ocurre cuando la carga del explosivo es adecuada pero el taladro en su profundidad, paralelismo y densidad no es el correcto.

Page 32: Manual excava tuneles

PLANEAMIENTO

FACTORES PARA EFECTUAR LA VOLADURA

SI

VOLADURA

ENERGIA

SI

TRABAJOGEOMECANICA

NOSI SI

NO METODOS

DE FACTOR DE

Page 33: Manual excava tuneles
Page 34: Manual excava tuneles

DISEÑO DE VOLADURAS SUBTERRÁNEAS

Las operaciones de voladura superficial presentanmínimo dos caras libres. Donde los taladros se

queperforan paralelamente a la cara frontal de alivio lofacilita la salida de los disparos.

En operaciones subterráneas existe soloperforación tiene que ser perpendicular a con el eje de la excavación, por tanto es

una cara y laella, alineadamuy difícil de

disparar si no se crea el alivio apropiado con taladrosvacíos paralelos a los cargados con explosivo.

Si no se crea el alivio apropiado cuando detonan los primeros taladros, el resto de la voladura se soplará.

Page 35: Manual excava tuneles

DISEÑO DE VOLADURAS SUBTERRÁNEAS

Una diferencia adicional enque

laslos

operacionesparámetros desubterráneas es el hecho de

voladura deben adecuarse a un contorno específico.

Esto puede resultar totalmente diferente a lasvoladuras masivas o a las operaciones mineras en lasuperficie donde el tamaño exacto de cada voladura noes, normalmente, crítico.

Las voladuras subterráneas comprenden: piques,chimeneas y túneles horizontales (galerías, rampas yotras).

Page 36: Manual excava tuneles

TUNELES Y GALERIAS

DESARROLLO DE UN BANCO ANULAR

Page 37: Manual excava tuneles

CONDICIONES FUNDAMENTALESDE LOS TALADROS

A.

B.

C.

D.

Diámetro.

Longitud.

Rectitud.

Estabilidad.

Page 38: Manual excava tuneles

VOLADURAS EN FRENTESSUBTERRANEOS

Son voladuras con una sola cara libre y querequieren la creación de una segunda caralibre, esta es lograda mediante la aperturadel arranque, luego se transformara en unavoladuras de banco anular.

Page 39: Manual excava tuneles

DESARROLLODEL BANCO ANULAR 3

2 4

31 542

1 532 41 5

NOMENCLATURA DE TÚNEL

CONTORNO c c

NÚCLEOc b

b

ab aARRANQUE

a TÚNELEN DOS ETAPAS

BTÚNELSIMPLE

BANCO B

PISO DEL TÚNEL (CRESTA DEL BANCO)

Page 40: Manual excava tuneles

MÉTODOS DE CORTE

Los tipos de trazos de perforación paraformar la cara libre ó cavidad, son dos:

1. Cortesangulo

con taladros en diagonal o en

2. Cortes con taladros en paralelo.

Page 41: Manual excava tuneles

CORTES EN DIAGONAL

Estos cortes pueden clasificarse en tresgrupos:

1. Corte en cuña vertical

2.

3.

Corte en cuña horizontal

corte piramidal.

En los tres casos los taladros están

orientados hacia un eje o punto al fondo

de la galería a perforar.

Page 42: Manual excava tuneles

CORTE ENHorizontal

CUÑA

A

60°

A´ A´A

Page 43: Manual excava tuneles

´

CORTE EN PIRAMIDE

A

AAA

Page 44: Manual excava tuneles

CORTE EN ABANICO

A

A A´ A´

Page 45: Manual excava tuneles

CORTE EN PARALELO

Los taladros

Por ejemplo adecuados articulados

son

los por que

perforados paralelamente

Jumbos son los equipos masque cuentan con brazos

facilitan el alineamiento y danprecisión en la ubicación de losfrente de voladura.

taladros en el

Con maquinas chicas tipo jackleg esteparalelismo depende mucho de la habilidad oexperiencia del perforista

Page 46: Manual excava tuneles

CORTE EN PARALELO

A

A´A A´

Page 47: Manual excava tuneles

DISTANCIA ESTIMADA DEL ALIVIOAL PRIMER TALADRO DE ARRANQUE

B

1,7 B = 1,5 ade 15 a 30 cm

Donde es el diámetro mayor

Page 48: Manual excava tuneles

TIPOS DE CORTES PARALELOS

Los tipos de cortes mas usando en taladrosparalelos:

• Corte quemado.

• Corte cilíndrico con taladros de alivio.

Presenta diferentes variantes de acuerdo ala roca y la experiencia lograda.

Page 49: Manual excava tuneles

CORTE EN PARALELO

A

A A´ A´

Page 50: Manual excava tuneles

EJEMPLOS DE CORTE QUEMADO

a b c d

EJEMPLOS PARA LIMITAREL EFECTOTALADROS

DE SIMPATIAENTRE LOS

a cb

Page 51: Manual excava tuneles

TRAZOS DE ARRANQUE PARATÚNELES

LEYENDA

TALADRO CARGADO

TALADRO DE ALIVIO

Page 52: Manual excava tuneles

TRAZOS DE ARRANQUE PARATÚNELES II

LEYENDA

TALADRO CARGADO

TALADRO DE ALIVIO

Page 53: Manual excava tuneles
Page 54: Manual excava tuneles

TEMPORIZACIÓN: EFECTOSSECUENCIAL

DE LA SALIDA

14ARRANQUE PARALELO 15 16

7 4 610 11

2 31

5FRENTE

12 13

8 9

1718 19

1415 y

4

10 y11

16

CORTELONGITUDINAL

11

2 y 3SALIDA DEARRANQUE

12 y 1358 y 9

17

Page 55: Manual excava tuneles

SUBTERRÁNEOEFECTOS DE LA SALIDA SECUENCIAL POR

RETARDOS EN

DIAGRAMA DE LACADENCIA DE SALIDA DE TALADROS EN UN FRONTÓN DE TÚNEL MINERO DISPARADO CON RETARDOS

CORTE DE ARRANQUE EN

PARALELO

CORTELONGITUDI

NAL

SALIDA DELARRANQUEFRENTE

CORTE ANGULAR “V”

Page 56: Manual excava tuneles

SUBTERRÁNEOEFECTOS DE LA SALIDA SECUENCIAL POR

RETARDOS EN

EJEMPLO DE UN DISEÑO

SALIDA SECUENCIAL DE VOLADURA ESPECIAL

PARAUNA

EL ARRANQUE POR CORTE

QUEMADO SE UBICA AL EXTREMO MAS ALEJADO DEL TRAZO RESPECTO AL MURO. SECUENCIA DE SALIDAS RESULTA EN VOLADURA AMORTIGUADA.

LA

Page 57: Manual excava tuneles

TÚNELES Las voladuras en túneles son diferentes a las voladuras

en bancos debido a que se hacen hacia superficie libre mientras que las voladuras en banco se hacen hacia dos o más caras libres.

En las voladuras de bancos hay gran cantidad de alivionatural dentro de la plantilla el cual resulta de las caraslibres adicionales.

En los túneles, sin embargo, la roca está más confinada yuna segunda caralos taladros.

libre debe ser creada paralela al eje de

La segunda cara libre se produce por un corte en lafrente del túnel que puede ser ya sea un taladroperforadoabanico.

paralelamente, un corte en V o un corte en

Page 58: Manual excava tuneles

Después de que se hace el corte, los taladros auxiliaresse pueden comparar en algunos aspectos los utilizadosen voladuras de bancos.

En general, las voladuras de túneles son de algunamanera sobrecargadas para producir una fragmentaciónmás fina ya que

loslos efectos desastrosos del

sobrecargado de taladrosel túnel.

son disminuidos por elconfinamiento dado en

Como resultado del confinamiento adicional y la falta decaras libres desarrolladas, el tiempo entre retardos debeser mayor que los de laspermitir el movimiento de la

voladuras de superficie pararoca y la formación de la cara

libre adicional antes de que disparen los taladrossubsecuentes.

Page 59: Manual excava tuneles

Como resultado del confinamiento adicional y la falta decaras libres desarrolladas, el tiempo entre retardos debeser mayor que los de laspermitir el movimiento de la

voladuras de superficie pararoca y la formación de la cara

libre adicional antes de que disparen los taladrossubsecuentes.

En las voladuras de túneles, se utilizan generalmenteperiodos de retardo largos. Si se utilizan retardos demilisegundos, se omiten periodos de retardo para permitirde 75 a 150 milisegundos (como mínimo) entre disparosde taladros. Este incremento en el tiempo de retardo esesencial para permitir que las voladuras de túnelesfuncionen apropiadamente.

Page 60: Manual excava tuneles

Se deben discutir un número de diferentes tipos detaladros cuándo se hacen voladuras en túneles. Estafigura provee una descripción visual de algunos de lostipos de taladros

puedenqueser

deben ser considerados. Lostaladros divididos en las siguientescategorías:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Taladros

Taladros

Taladros

Taladros

de Piso (arrastres).

Cuadradores (flancos).

de Contorno (alzas al techo).

Auxiliares (horizontales).

Taladros Auxiliares (verticales).

Taladros de Corte o Arranque.

Page 61: Manual excava tuneles

TIPOS DE TALADROS

1. Taladros de Piso(arrastres)

Taladros Cuadradores (flancos)

Taladros deContorno(alzas al techo)

TaladrosAuxiliares

2.

3 33. 5 5

4.

(horizontales)

Taladros Auxiliares (verticales)

5.

6. Taladros de Corteo Arranque

USADOS EN TÚNELES

24 6 4

2

1 1

Page 62: Manual excava tuneles

ÁNGULO

DE AJUSTE

Los taladros del perímetro del túnel deben tener unángulo hacia fuera de manera que se evite que la seccióndel túnel cambie a medida que se avanza en laperforación. Este ángulo recibe el nombre de ángulo deajuste. Los ángulos de ajuste comúnmente se definencomo 0.1 m + L x TAN 2°.

Los burden para todas las voladuras de túneles secalculan y miden al fondo de los taladros. El ángulo deajuste debe ser tomado en cuenta cuando se determinanlos burden reales al fondo de los taladros.

Page 63: Manual excava tuneles

Los taladros del perímetro en la zona de las cajas y eltecho se perforan comúnmente con espaciamientoscercanos y cargas ligeras.

También pueden detonarse como voladura de recortepara proveer un contorno que requiera poco esfuerzo(cargas desacopladas). La siguiente figura muestra laextensión de las zonas de daño si se utilizan voladurasde recorte o

ensilos

se utilizan métodos de voladura deproducción perímetros.

ZONA

DEDAÑO

SINVOLADURA DE RECORTE VOLADURA DE RECORTE

ZONA DE DAÑOZONA DE DAÑO CON

Page 64: Manual excava tuneles

CORTE QUEMADO O DE TALADROS PARALELOS

El arranque utilizado hoy en día es el corte quemado contaladro de alivio de mayor diámetro. El término “cortequemado” se origina de un tipo de voladura donde lostaladros son perforados paralelos uno al otro. Uno o más taladros llenos y los vacíos fueran del mismo diametro.

Más tarde se descubrió que al utilizar taladros vacíos dediametro mayor que los cargados, proveía alivio adicionalen la plantilla o malla y reducíaperforados que se necesitaban.

la cantidad de taladrosLos taladros grandes y

vacíos también permitían un avance adicional porvoladura.

Page 65: Manual excava tuneles

Toda una variedad de nombres se aplicaron para estoscortes en paralelo, cuando los taladros de arranque yalivios son del mismo diámetro se denomina cortequemado.

Cuando se combina taladros de arranque de menordiámetrodenomina

con taladros de alivio de mayor diámetro secorte paralelo.

AVANCEPOR

VOLADURA Y LOS

DIÁMETROS DE LOS

TALADROS VACÍOS

Page 66: Manual excava tuneles

Los taladros del corte pueden ser ubicados en cualquierlugar en la cara del túnel. Sin embargo, la posición del

decorte o arranque influenciará sobre la proyecciónlanzamiento del material arrancado.

Si los taladros de corte se colocan cerca de la pared, laplantilla requerirá menos taladros pero

lejosla

dentro

rocadelfragmentada

túnel.no será desplazada tan

El corte se alterna del lado derecho al izquierdo del túnelpara asegurar que no se perforarán las cañasremanentes de la voladura anterior.

Page 67: Manual excava tuneles

POSICIONES DE LOS TALADROS

Para poder obtener un buen movimiento hacia delante dela pila del material, el arranque puede ser colocado en lamitad del frontón.lanzamiento será

Ubicándolominimizado.

hacia la parte inferior, elSi se requiere de mayor

lanzamiento, los taladros de arranque pueden colocarsemás alto, en el centro del frontón como se muestra.

DE ARRANQUE

Page 68: Manual excava tuneles

UBICACIÓN

DEL ARRANQUE

(c) PISO

(d) PUNTO

(a) FLANCOS

(b) TECHO MEDIO

c

d aa

b

Page 69: Manual excava tuneles

DISEÑO DE LOS TALADROS DE CORTE Los burden de los taladros cargados se seleccionan de

tal manera, que elno

volumen de roca quebrada porcualquier taladroocupar el espacio

pueda ser mayor al que puedavacío creado, ya sea por el taladro de

mayor diámetro o por los taladros subsecuentes quedetonen.

En este cálculo se debe considerar también el hecho decuando la estructura de la roca se rompe entre lostaladros, ésta ocupará un volumen mayor al que tenía ensu estado original.

En otras palabras, se debe considerar el factor deesponjamiento.

Page 70: Manual excava tuneles

Si los taladros de arranque rompen un volumen mayordel que puede caber dentro del cráter creadopreviamente, el corte se “congela” lo que significa que sebloquea por la roca que no puede ser expulsada.

Si esto ocurre, el alivio paralelo al eje de los taladros se pierde y los taladros no podrán romper adecuadamente. De hecho, éstos empezarán a soplarse fisurando la roca

adyacente pero sin permitir que se produzca lafragmentación en la última etapa. Por tanto, en el cortemismo, las distancias deben ser diseñadas y perforadascon precisión.

El tiempo de retardo debe ser suficientemente lento parapermitir que la roca empiece a ser expulsada del frenteantes de que se disparen los taladros subsecuentes.

Page 71: Manual excava tuneles

CÁLCULOS PARA LAS DIMENSIONES DELCORTE QUEMADO

TALADRO (S) VACÍO (S) (DH)

Un diseño típico de un corte quemado se da en la figuramostrada. El diámetro del taladro vacío de alivio sedesigna como DH. Si se utiliza

diámetro contenga

más de un taladro vacío,se debe calcular el equivalente de un solotaladro vacío el cual el volumen de todos lostaladros vacíos. Esto se puede hacer utilizando lasiguiente ecuación:

DH

=

dH √Ndonde:

DH = Diámetro equivalente de un solo taladro vacío (mm)

dH = Diámetro de los taladros vacíos (mm)

N = Número de taladros vacíos

Page 72: Manual excava tuneles

DISEÑO GENERALDE UN CORTE

QUEMADO

Criterios de

Arranque:

acción:

Soplar y formar la cavidad inicial.

Triturar y extraer el máximo material.

Despegarformar el

Núcleo:

Contorno: y

límite de lavoladura.

Page 73: Manual excava tuneles

ESPACIAMIENTOS

DE LOS

TALADROS

EN UNCORT

EQUEMADO

Page 74: Manual excava tuneles

CÁLCULO DE B1 PARA EL CUADRO 1

El primer cuadradode taladros dearranque se localizaa una distancia B1del centro.

CORTE

QUEMADOMOSTRAN

DODIMENSION

ESDEL BURDE

N

B1 = 1.5DH

4

3

9

15

2 B3 2

13

11

B4

3

44TAMAÑO DE EL

CORTE

5

1 B1

3

B2 7

Page 75: Manual excava tuneles

La distancia o radio desde el centro exacto del corte se4 4

llamará R.

3

DISTANCIASDESDE

ELCENTRO

HASTALO

STALADROSDEL CORT

E

R1 = B1

3

R4

R

9

15

2

2

2

13

11

3

4

4

TAMAÑO DE EL CORTE

R5

1 R1 3

7

Page 76: Manual excava tuneles

El valor de Sc 4 4

denota el tamañodel corte o ladistanciataladrosdel cuadro.

entredentro

9

DISTANCIASENTRE TALADRODEL CORT

E

Sc1 = B1√24SC

S

3

2

15

2

2

13

11

3

44

TAMAÑO DE EL CORTE

5

1

3

7

SCSC3

Page 77: Manual excava tuneles

CÁLCULOS

SIMPLIFICADOS PARACORTE

SQUEMADOS

Page 78: Manual excava tuneles

PROFUNDIDAD DEL TALADRO (H)

La profundidad de los taladros, los cualesromperán hasta un 95% o más de su profundidadtotal, puede ser determinada con la siguienteecuación:

PROFUNDIDAD DE AVANCE (L) (ESPERADA)

L = 0.95 H

H = (DH + 16.51 ) / 41.67

donde:

H = Profundidad(m)

DH = Diámetro del taladros(mm)

Page 79: Manual excava tuneles

TALADROS AUXILIARES O DE PRODUCCIÓN

TALADROS DE ARRASTRE AL PISOB = 0.012( 2 SGe / SGr + 1.5) De

S = 1.1B

T = 0.2B

B = 0.012( 2 SGe / SGr + 1.5) De

S = 1.1B

T = 0.5Bdonde:

S = Espaciamiento

B = Burden (m)

T = Taco (m)

Page 80: Manual excava tuneles

TALADROS DE CONTORNO (CUADRADORES Y ALZAS)

Comúnmente detonados con voladura de recorteconotra

taladrosmanera:

de 0.45 m a 0.6 m entre centros, de

TIEMPO DE RETARDO DE LOS TALADROS

Los taladros de corte se disparan con por lo menos50 ms entre periodos. Los taladros auxiliares seretardan con por lo menos 100 ms o con retardosLD. Los taladros del contorno (con voladura

retardo.de

Losrecorte) se disparan con el mismotaladros de piso detonan al último.

B = 0.012( 2 SGe / SGr + 1.5) De

S = 1.1B

T = B

Page 81: Manual excava tuneles

EJEMPLO

Un túnel rectangular con una sección de 8 metros dealtura y 10 metros de ancho va a sermétodo de corte quemado con taladro

excavado con elgrande. El corte

será cercano a la parte central del túnel. El taladrocentral vacío será de 102 mmserán de 28 mm de diámetro.

y los taladros cargados

Todos los taladros del corte serán cargados conemulsión de 1.2 g/cm3. Se tienen disponibles cartuchosde emulsión de 25, 29 y 32 mm de diámetro. Se utilizará explosivo de precorte en los cuadradores y el techo, el espaciamiento de los taladros de recorte será de 0.6 m.

La roca es un granito con una densidad de 2.8 g7cm3. El taladro de 102 mm se escogió para permitir un avance de por lo menos 95% en una profundidad de perforación de 3.8 m. Diseñemos la voladura.

Page 82: Manual excava tuneles

CÁLCULO DE PARÁMETROS INDIVIDUALES:

Llenando la tabla utilizando las fórmulas:

Page 83: Manual excava tuneles

ESCALONADODESARROLLO DE LAS SALIDAS DEL

CORTE PARALELO

1 2 3

4 5 6

Page 84: Manual excava tuneles

CORTE EN V

El arranque comúnmenteutilizado en trabajos

taladrossubterráneas conperforados en ángulo es elcortedifiere

en V. El corte en Vdel corte quemado

en que se perforan menostaladrosavance voladura. voladura limitado

y se logra unpor por

está del

menorEl avancetambién

por el anchotúnel. En general, el avancepor voladura se incrementa con el ancho del túnel.

CORTE EN V BÁSICO

Page 85: Manual excava tuneles

CORTE EN V

El ángulo de la V no debeser agudo y no debe sermenor a 60°.

Los ángulos más agudosrequieren cargas con másenergía para la distancia deburden utilizada. Un corteconsiste, normalmente, dedos V´s, pero en voladurasmás profundas, un

decortehastapuede

cuatro.consistir

CORTE EN V BÁSICO

Page 86: Manual excava tuneles

RETARDOPARA UN

CORTE EN V

TIEMPO

Cada cuña en V debe ser disparada en el mismo periodode retardo usando detonadores de milisegundos paragarantizar la tolerancia mínima entre cada pierna de la Val momento del disparo. El tiempo de retardo entre V´s adyacentes debe ser de por lo menos 75 milisegundos(mínimo).la figura.

La distribución básica de las V´s se muestra en

DE

Page 87: Manual excava tuneles

El corte en V básico muestra dos burden, el burden alfondo de los taladros y el burdenequivalente a dos veces un burden ángulo de 60° en el vértice de la V.

entre las V´s que esnormal si se utiliza un

En algunos casos, se perfora un taladro adicionalperpendicular al frontón siguiendose denomina “taladro rompedor”.

la línea de B1, el cual

Este se usa si la fragmentación obtenida con el corte enV es demasiado grande.

Page 88: Manual excava tuneles

La siguiente figura indica la dimensión necesaria paraperforar un corte en V adecuado. Las dimensionesespecificas necesarias para cada taladro son tres:

1) La distancia a la cual se coloca la boca del taladro apartir del centro de la frente,

2) El ángulo conrocoso y

La longitud de

el que penetra el taladro dentro del manto

3) cada taladro en particular.

Para poder obtener las dimensiones apropiadas,discutiremos los cálculos para el diseño de un corte en V.

Page 89: Manual excava tuneles

CORTEDIMENSIONES EN UN

EN V

PR O F U N D II D A D

ANGULARIDAD

ESPACIADO

Page 90: Manual excava tuneles

DISEÑO DE UN CORTE EN V

1. DETERMINACIÓN DEL BURDEN

El burden siempre se mide al fondo del taladro y secoloca como se muestra en la figura. Se comprende que este no es el burden real exacto y que los taladros con ángulos mayores (aquellos que se aproximan a la V) tienen un burden real menor. Esto sin embargo, se hace para simplificar el diseño. Cuando se consideranlosdel

El

erroresburden

burden

de perforación y otros factores, la reducciónreal es de hecho beneficiosa.

se puede determinar usando la mismaecuación que se indicó con anterioridad.

B = 0.012( 2 SGe / SGr + 1.5) De

Page 91: Manual excava tuneles

La distancia entre las V´s se muestra en la figura comoB1 y se calcula de la siguiente manera:

2. ESPACIAMIENTO ENTRE TALADROS(VERTICALMENTE)

El espaciamiento vertical entre V´s es:

S = 1.2Bdonde:

S = Espaciamiento

(m) B = Burden

(m)

B1 = 2Bdonde:

B = Burden (m) B1 =

Burden (m)

Page 92: Manual excava tuneles

3.

ÁNGULO DE LA V

El ángulo normal del vértice de la V es dedesin

aproximadamente 60°. Se han utilizado ángulosmenos de 60º en túneles pequeños y estrechos,embargo, la densidad de carga de explosivo en cadataladro se debe incrementar.

4.

PROFUNDIDAD DEL CORTE O AVANCE (L)

En general, la profundidad del corte variará de 2B a unmáximo del 50% del ancho del túnel. Los taladrosnormalmente no romperán hasta el fondo y se puedeasegurar un avance de entre 90 al 95% de laprofundidad total de los taladros.

Page 93: Manual excava tuneles

5. LONGITUD DE TACO

Los taladros se cargan normalmente hasta un 0.3B -0.5B de la boca dependiendo de la resistencia de losmateriales a ser volados. Los taladros deben sertaponado con un taco adecuado para mejorar elrendimiento.

Se utiliza el mismo procedimiento que en el diseño deun corte quemado para los taladros de arrastre, losauxiliares de producción y los de contorno, porque sonparalelos. Al igual que el ángulo de ajuste.

Page 94: Manual excava tuneles

6. CARGA DE LOS TALADROS

Es importante que los cebos iniciadores se coloquenen el fondo de los taladros. La densidad de carga se puede reducir cerca de la boca del taladro cuando se utilizan explosivos encartuchados, en lugar de ANFOcargado neumáticamente.densidad de carga pueden

Las reducciones en lacomenzar después de que

1/3 del taladro ha sido cargado con la cantidadcalculada para obtener burden apropiado.

Page 95: Manual excava tuneles

7. TIEMPO DE SALIDAS DEL DISPARO

El tiempo de disparo en un corte en V debe ser por lomenos de 50 ms entre cada V, cuando estas disparan una detrás de la otra.

El tiempo de disparo debe diseñarse de tal manera que permita que la roca comience a moverse antes de que disparen los taladros subsecuentes. Es por esta razón que los retardos mínimos deben de ser de 75 a 100 ms.

Page 96: Manual excava tuneles

CORTE EN ABANICO Los cortes en abanico son

similares en su diseño ylosmétodo de operación a

cortes en V. Ambos debentiempocrear el alivio al mismo

que los taladros detonan haciala cara libre. No existe alivioadicional creado por taladrosvacíos como en el caso de loscortes quemados.

Un corte en abanico clásico semuestra en la

sefigura. Las

dimensionesutilizando los y formulas de

determinanmismos métodosel corte en V.

CORTE

EN ABANICO

Page 97: Manual excava tuneles

Y BANCO

MÉTODO DE TÚNEL Y BANCOEl método de túnel y banco es una combinación de voladurasubterránea de túnel y una voladura de banco a cielo abiertopara excavaciones de grandes dimensiones.

Lase

sección del túnelporexcava

delante del bancoparapiso

mantener unde trabajo.

Cualquiera detraz

o

losdecortes y

voladuras de túnel sepuedenexcavar superior.

utilizar parala sección

MÉTODO DE TÚNEL

Page 98: Manual excava tuneles

ATAQUE A TODA LA CARA (FRENTE)Cuando son pequeños túneles se perfora todo el frente o cara, se cargan los agujeros, y se hacen detonar los explosivos.

Con el desarrollo de los taladros de carretilla y de plataforma,aumenta la perforación de grandes túneles con este método.

Page 99: Manual excava tuneles

METODO DE TERRAZAS

Implica la perforación de la porción superior del túnel antes de perforar la parte inferior

Page 100: Manual excava tuneles

METODO DE DERIVADORESPuede ser ventajoso perforar un túnel pequeño, llamado derivador, a través de toda o una porción de la longitud del túnel, antes de excavar todo con el taladro.

Page 101: Manual excava tuneles

CÁLCULOS COLATERALES AL ARRANQUE

NÚMERO

Fórmula empírica:

DE TALADROS PARA EL FRONTÓN:

Ej: para un

Fórmulapráctica:

túnel de 3.00x4.5 m = 10√13.5 =36.7 = 37 taladros

Nt = P/E + KxSdonde:

Nt = número de taladros

P = perímetro de la sección en m = √(Sx4)

10√S

donde:

S = área de la sección del frontón

Page 102: Manual excava tuneles

E = distancia entre los taladros de la sección por m2

0.40-0.55 para roca dura, tenaz

0.60-0.65 para roca intermedia, semi dura

0.70-0.75 para roca blanda, frágil

K = dimensión de la sección en m2 – coeficientes:

2.0-2.5 para roca dura

1.5-1.7 para roca intermedia, semi dura

1.0-1.2 para roca blanda

S = área de la sección = A x H( π + 8) / 12

Ejemplo: para la misma dimensión 3x4.5 m

S = 3x4.5(3.14 + 8)/12 = 12.4

Nt =√(13.5x4/0.6) + 1.5x 12.4 = 12.2 + 18.6 = 30 taladros

Page 103: Manual excava tuneles

FÓRMULAS PRÁCTICAS PARA CARGA EXPLOSIVA:en Kg/m = Ø2 x Pe (exp) x 0.0007854 (Ø en mm)

Kg/m = Ø2 x Pe (exp) x 0.577 (Ø en pulgadas)

También:

Cálculo de carga para pequeño diámetro

Ct = 0.34 x Ø2 x Pe(exp) en lb/pie

Nota:

para el ANFO - densidad de carga a granel 0.80-0.85.

Y EXAMON - densidad de carga con aire comprimido

0.90-1.0.

Page 104: Manual excava tuneles

LONGITUD DEL TALADRO

Se determina por la dimensión de la sección y almétodo de arranque, usualmente se consideran:

Para corte cilíndrico o paralelo

Para corte en cuña

L = 0.5√S

L = √S / 2 , o menos

Page 105: Manual excava tuneles

CALIDAD DE PERFORACIONELEMENTO ESENCIAL EN EL DISPARO

Page 106: Manual excava tuneles

INFLUYE EN UN 75 % EN LAVOLADURA

HECHO UN DISEÑO DE PERFORACION, SE COMETE ALGUNOS ERRORES COMO:

CALIDAD DE LA PERFORACION

54

3Error

Error

Error

Error

de

de

de

de

Replanteo.

Inclinación y Dirección.

Desviación.

Profundidad.

2

1

Taladros Estrechos, Perdidos uOmitidos.

Page 107: Manual excava tuneles

ERRORES PERFORACIÓN

• HUECO DE ALIVIO DE DIÁMETRO MUY PEQUEÑO

• DESVIACIONES EN EL PARALELISMO

AVANCE

Page 108: Manual excava tuneles

RESULTADOS DE UNA MALA CALIDAD DEPERFORACION

MALA FRAGMENTACIÓN.

CALIDAD DE LA PERFORACION

INADECUADO RENDIMIENTO

SOBRE EXCAVACIONES.

VOLADURA FALLADA.

DEL EXPLOSIVO.

FORMACION DE CALLOS O PECHOS

Page 109: Manual excava tuneles

ENVOLVENTE DE DAÑOSobreexcavacion

Envolvente de Daño (10-15 cm)

1.3 m

Arranque

1.3 m

Page 110: Manual excava tuneles

DISPARO

CALIDAD DE LAPERFORACION

PRE DISPARO 1 ROCA1

0,79 0,690,71

1,14 -0,99

0,840,79

0,88 0,79

POS - 1 ROCA 12.5

0,570,57 0,592.0 0,77 0,811.5

0,81CALLO1.0 0,74

Sobrexcavacion0.5

0,720,770.0

0,15-0.5

-1.0

0,20-1.5

-2.0 0,50-2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

Collar Perforación Fondo PerforaciónDesviación

Page 111: Manual excava tuneles

2 ROCA 1- DISPARO

CALIDAD DE LAPERFORACION

PRE - DISPARO 2 ROCA10,8180

7100,719 0 0,7 10

0,5210100,76 710

100,610,641077

4 4 0,743 1070,5410

8

71

23

21

3

4

3

4 86 5

88 7 5 65

POS1111 121112 112.5

0,820,932.0 0,86

0,811.50,93

0,581.0 Callos0,63 0,490.5

0,470.00,12

0,22-0.5

-1.00,13

-1.50,65

0,100,18-2.0-2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

Collar Perforación Fondo PerforaciónDesviación

Page 112: Manual excava tuneles

FACTORES QUE INFLUYEN ELRENDIMIENTO DE VOLADURAS

CONTROL DE CALIDAD.

COMUNICACIÓN.

RENDIMIENTO OPTIMO DEEXPLOSIVOS.

INDICES DE VOLADURA.

CALIDAD DE LAS ROCAS.

SEGURIDAD.

LOS

EVALUACIÓN DE RESULTADOS.

Page 113: Manual excava tuneles

ERRORES PERFORACIÓN

• ESPACIAMIENTOS IRREGULARES ENTRE TALADROS

• IRREGULAR LONGITUD DE LOS TALADROS

AVANCE

Page 114: Manual excava tuneles

ERRORES PERFORACIÓN

• INTERSECCIÓN ENTRE TALADROS

GA

• SOBRECARGA (EXCESIVA DENSIDADDE CARGA)

SOBRECARGA

AVANCESOBRECAR

SIN CARGA

Page 115: Manual excava tuneles

EVALUACIÓN DEL DISPARO:

DESPLAZAMIENTO DE LA ROCA

El desplazamiento del material toma más tiempo que larotura y fragmentación. Está en función directa con laenergía de los gases en explosión, aunque los gases sehayan ya expandido a determinada extensión delespacio circundante.

En teoría el desplazamiento del centro de gravedad es:

donde α % es el incremento en volumen y el materialdisparado se ha posado a un ángulo de ψ.

L = 1 /3 √(2 ( (100+α)/100 ) B x H / tgψ) - B / 2

Page 116: Manual excava tuneles

B = BURDEN

α= Porcentaje de

DESPLAZAMIENTO DE LAROCA VOLADA POR UN DISPARO DEFINIDO POR EL MOVIMIENTO DE SU

CENTRO DE GRAVEDAD

incrementovolumen dedesplazada

enrocadebido a la

fragmentación

Ψ= Ángulo de reposo del material disparado (muck pile)

(1+α)V

G1= Centrode la fuga

G2= Centro

de gravedadIN-SITU

de gravedaddel material desplazado

(muck pile o pila deescombros)

V

H G1 G2

ψ

r

Page 117: Manual excava tuneles

En la práctica, todo lo que se requiere del explosivo esque desplace a la roca unos metros por segundo y porconsiguientesegundo.

ésta fase demora aproximadamente un

El movimiento puede sin embargo demorar más tiempo,pero eso es un efecto de la gravedad y no del explosivo(a no ser que el disparo sea intencionalmentesobrecargado para incrementar la proyección delmaterial arrancado, cosa que se aplica por ejemplo enla voladura de desbroce (CAST BLASTING).

Aplicada para desencapar mantos de carbón en openpits, proyectando el material mas allá del pie banco. Consideraciones similares se aplican a los disparos de frontones y tajeos subterráneos.

Page 118: Manual excava tuneles

Selección de explosivo:

La mejor forma de comparar explosivo escapacidad de fragmentación para cada tipo

midiendo ende roca bajo

distintos métodos de carga y voladura, lo que es muylento y tiene un costo prohibitivo.

En la práctica se utilizan correlaciones empíricas dedeciertos parámetros de los explosivos como la relación

potencia en peso, propuesta por Langefors.

El subíndice representa las características de un0explosivo patrón o de referencia (generalmente ANFO ogelatina amoniacal 60%)

S = 5 x Q / 6 x Q0 + 1 x V / 6 x V0

donde Q = calor desarrollado

V = volumen de gases generados por 1 Kg de explosivo

Page 119: Manual excava tuneles

EFICIENCIA DEL EXPLOSIVO

Término de rendimiento de los explosivos para lacreación de una red de fracturas.

ρe)(VOD2/(1 VOD2 /ETP = (0.36 + + VR – D / VR) (1/R) (EM / ET) ρe

del explosivo

Kcal/g donde:

2

donde

ETP = Término de rendimiento o eficiencia del explosivoρ e = densidad del explosivo (g/cm2)

VR = velocidad del sonido en la roca (Km/seg)

VOD = velocidad de detonación (Km/seg)

R = radio de desacoplamiento = volumen del taladro/volumen

E = máximo trabajo de expansión del explosivo calculado en

EM = valor no idea

ET = teórico(Ref. Blasting Analisis International BAI)

Page 120: Manual excava tuneles

VELOCIDAD SÓNICA DE LA ROCA (frecuencia sísmica)

La velocidad sónica de lade Young (unamedición

roca es una función del modulode la elasticidad del material),

radio de Poisson (una medida de la fragilidad delmaterial) y densidad (medida de la masa por unidad devolumen)

VP = √(E (1 + r)/ Q (1 – 2r)(1 + r))donde:

VP = velocidad sónica de la roca

E = módulo de Young

Q = densidad de la roca

r = radio de Poisson

Page 121: Manual excava tuneles

El ETP (Explosive Perfomance Term) indica que lafragmentación no es controlada por una simple propiedadcomo es la

delenergía, pero si por una combinación de

energíadensidad,

explosivo, velocidad de detonación,el explosivo y a volumen de sísmica) y la

grado de desacoplamiento entrela pared de taladro, volumen del explosivotaladro, velocidad de la onda sónica (ondageometría del disparo.

Page 122: Manual excava tuneles

CARGA DE EXPLOSIVO DE BAJA SENSIBILIDAD (ANFOS)IMPORTANCIA DEL RANGO DE INICIACIÓN

Punto de inicio

de la detonaciónautosostenida

Punto de iniciode la detonación

Iniciación de ANFO con detonadorsimple solo.(No deseable).

Iniciación de ANFO con detonadorreforzado o mini primer.(Poco efectivo).

Iniciación de ANFO con cebo demenor diámetro que el del taladro. (Adecuado).

Iniciación de ANFO con cebo deigual diámetro que el del taladro. (Óptimo).

Page 123: Manual excava tuneles

CARGA:PEQUEÑO

EXPLOSIVOSDIÁMETRO

DE BAJA SENSIBILIDAD EN

• CARGA Y CEBO ADECUADOS

TACO CARGA CEBO

DETONADOR

ACOPLADA (ATACADA)

RESULTADO: DETONACIÓN COMPLETA

ARRANQUE ÓPTIMO

RETENCIÓN VELOCIDAD DE REGIMEN INMEDIATA

ELEVADA PRESIÓN DE TRABAJO

Page 124: Manual excava tuneles

CARGA: EXPLOSIVOS DE BAJA SENSIBILIDAD ENPEQUEÑO DIÁMETRO

• CARGA Y CEBO INADECUADOS

(1) CARGA EXCESIVA

(2) CARGA MUY CORTA, DESACOPLADA O SUELTA

RESULTADO: DEFLAGRACIÓN

ARRANQUE DÉBIL

(1)

VELOCIDAD DE REGIMEN TRANSICIONALSOPLADO Y CRATERIZACIÓN

BAJA PRESIÓN DE TRABAJO

Page 125: Manual excava tuneles

CARGA: EXPLOSIVOS DE BAJA SENSIBILIDAD ENPEQUEÑO DIÁMETRO

CARGA Y CEBO INADECUADOS

(2)

SOPLO Y ANILLADO CARGA MUY CORTA

BAJA PRESIÓN DE TRABAJO

EFECTO CANAL (GASES ACELERADOS)

(3)

EXPLOSIVO QUE NO DETONA

TIRO FALLADO, TOTAL O PARCIALMENTE