manual para el control y diseño de voladuras en obras de carreteras (mopt)1

5/20/2018 Manual Para El Control y Dise o de Voladuras en Obras de Carreteras (MOPT)1 - sl...

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Ministerio de Obras Pblicasy Transportes

DireccinGeneral e Carreteras

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INDICE

1. INTRODUCCION

2. CARACTERIZACION DEL MACIZO ROCOSO. PROPIEDADES

2.1. Introduccin

2.2. Litologa

2.3. Estructura y dominio estructural

2.4. Superficies de discontinuidad

2.4.1. Orientacin

2.8.4. Cementacin

2.8.5. Densidad y porosidad

2.9. Tcnicas Geofsicas

2.9.1. Ssmica de refraccin

2.9.2. Otras tcnicas geofsicas que precisan de la ejecucin de

barrenos

2.9.2.1. Rayos Gamma

2.9.2.2. Neutrones

2.9.2.3. Densidad (Gamma-Gamma)

2.9.2.4. Calibre

2.9.2.5. Velocidad snica

2.10. Correlaciones entre variables geomecnicas

3. LA EXCAVABILlDAD DE LAS ROCAS POR MEDIOS MECANICOS

3.1. Introduccin

3.2. Equipos utilizados en la excavacin de terrenos

3.3. Ripabilida~ y rozabilidad de las rocas

3.3.1. Consideracionesa las propiedades geomecnicas

3.3.2. Ssmica de refraccin

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2.4.2. Espaciado

2.4.3. Dimensiones

2.5. Familias de discontinuidades

2.6. Tamao de los bloques

2.7. El agua en el macizo rocoso

2.8. Propiedades de las rocas

2.8.1. Resistencias mecnicas

2.8.1 1. Ensayo Brasileo

2.8.1.2. Ensayo Frankliri

2.8.1.3. Indice de rebote con martillo Schmidt

2..8.1.4.Esclermetro Shore

2.8.1.5. Ensayo NCB Gane Indenter

2.8.1.6. Indice Protodjakonov

2.8.2. Abrasividad

2.8.3. Tenacidad

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~. PLANIFICACION DE LA EXCAVACION DE ROCAS MEDIANTE

VOLADURAS

4.1. Introduccin

4.2. Factores bsicos en la planificacin del arranque con

explosivos

4.3. Programacin de la per1oracin

4.3.1. Dimetro de perforacin

4.3.2. Equipo de perforacin

4.3.3. Mtodo de perforacn

4.3.4.Sistemas e montaje .

4.3.5. Accionamiento

4.3.6. Compresor

4.3.7. Accesorios de perforacin

4.4. Programacin de la voladura

4.4.1. Explosivos

4.4.2. Accesorios de los explosivos

4.4.3. Esquema geomtrico

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5.1. Introduccin

5.2.

Tcnicas de perforacin

5.3. Requerimientos a la ejecucin de los barrenos

5.3.1.

Dimetro de barreno

5.3.2. Longitud o profundidad del barreno

5.3.3. Desviacin

5.3.4. Estabilidad del barreno

5.3.5. El barrido de los barrenos

5.4. Equipos de perforacin a cielo abierto

5.5.

Equipos de perforacin de tneles y galeras

5.6. La perforacin a rotopercusin

5.6.1. Perforacin con martillo en cabeza

5.6.2. Perforacin con martillo en fondo

5.7. Ventajas de la tcnica de perforacin con martillo hidraulico en

cabeza

5.7.1. Dimetros de barrenos

5.7.2. Profundidad de los barrenos

5.7.3.

Velocidades de penetracin

5.8. Ventajas de la tcnica de perforacin con martillo en fondo

5.8.1. Dimetros de barrenos

5.8.2. Profundidad de los barrenos

5.8.3. Velocidades de penetracin

5.9. Perforacin rotativa

5.9.1. Perforacin con tricQno

5.9.2. Perforacin con tiles de corte

5.10. Otras tcnicas de perforacin

5.11. Accesorios de perforacin

5.11.1. Caractersticas generales

5.11.2. Adaptadores de culata

5.11.3. Manguitos de acop1amiento

5.11.4. Varillaje

5.11.4.1. Barras gua

5.11.4.2. Barras de extensin

5.11.4.3. Barrenas integrales

5.11.5. Bocas

5.11.5.1. Bocas de botones

5.11.5.2. Bocas de plaquitas

5.11.5.3. Otros tipos de bocas

5.11.6. Roscas

5.11.7. Accesorios de perforacin con martillo en fondo

5.11.8. Criterios bsicos de seleccin y duracin de los accesorios

5.12. El factor capacidad de produccin a largo plazo segn los tipos

de perforacin

5.13. La inversin en equipos

5.14. El coste de la perforacin

\ 5.15. Areas de utilizacin de los equipos

4

5.16. Gestin y economa de los equipos

5.17. Factores de decisin en los parmetros bsicos de perforacin

de un equipo

5.18. Seleccin del equipo de perforacin

6. EXPLOSIVOS Y ACCESORIOS DE VOLADURAS

4

4.4.4. Secuencias de encendido

4.4.5. Tamao de fa voladura

4.5. Ritmos de excavacin

4.6. Equipos de carga y transporte

4.7. Medidas de proteccin y seguridad

5. METODOS DE PERFORACION DE ROCAS

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6.1. Evolucin de los explosivos industriales

6.2. Reaccionesexplosivas

6.3. Sustancias ntrinsecamente explosivas

6.3.1.

Explosivos iniciadores

6.3.2.

Explosivos secundarios

6.4. Caractersticas y propiedades de los explosivos

6.4.1. Productos de reaccin explosiva

6.4.2. Balance de oxgeno

6.4.3. Calor desarrollado en la explosin

6.4.4. Temperatura de la explosin

6.4..5. Presin de detonacin

6.4.6. Presin en el barreno

6.4.7. Densidad del explosivo

6.4.8. Velocidad de detonacin

6.4.9. Potencia del explosivo. Poder rompedor

6.4.10. Estabilidad qumica

6.4.11. Aptitud a la propagacin c;le a detonacin

6.4.12. Sensibilidad

6.4.13. Gases de explosin. Toxicid~d

6..4.14. Resistencia al agua

6.4..15. Resistencia a bajas temperaturas

6.4.16. Caractersticas antigris

6.5. Explosivos

industriales

6.5.1. Clasificacin de los explosivos ndustriales

6.5..2, Explosivos gelatinosos sensibilizados con NG (Gomas)

6.5.3.

Explosivos pulverulentos

6.5.4. Explosivos a base de nitrato amoniaco (Nagolitas o Anfos)

6.5.5. Hrdrogeles (Riogeles)

6.5.6. Emulsiones

6.5.7. Emunex

6.5.8.. Polvoras de mina

6.5.9. Explosivos de seguridad

6.5.10. Explosivos especiales para demoliciones

y

taqueo

6.6. Criterios de seleccin

de explosivos

6.7. Otros productos

no explosivos utilizados en la fragmentacin de

las rocas

6.8. Accesorios para la iniciacin de explosivos

6.8.1. Detonadores elctricos

6.8.1.1.. Caractersticas elctricas

6.8.1..2. Mecanrsmo de encendido

6.8.1.3..

Clasificacin de los detonadores elctricos

6.8.1.3.1.

Segn las caractersticas elctricas

6.8.1.3.2.

Segn los tiempos de detonacin

6.8.1.4.

Encendido de detonadores elctricos. Conexiones

6.8.1.4.1. Conexin en serie

6.8.1.4.2. Conexin en paralelo

6.8.1.4.3. Conexiones mixtas

6.8.1.5. Fuentes de energa

I 6.8..1.5.1.Explosores de condensador

6.8.1.5.2. Explosores de circuitos

6.8.1.6. Comprobacin de circurtos

6.8.1.. . Cebado y conexin

6.8.1.8. Detonadores para aplicaciones especiales

6.8.2. Sistemas de iniciacin no elctricos

6.8.2..1. Mecha lenta

6.8.2.1.1. Propiedades y caracter.sticas

6,8.2.2. Corc;ln detonante

6.8.2.2.1. Caractersticas del cordn

6.8.2.2.2. Rels de microrretardo para cordn detonante

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6.8.2.3.

Detonadores de mecha

6.8.2.4.

Detonadores de tubo detonante (Nonel)

6.8.2.5.

Multiplicadores

6.8.2.6.

Multiplicadores temporizados

6.8.2.7. Detonadores iniciados por cordones detonantes de

bajo gramaje

6.8.2.8. Detonadores Hercudet

6.9. Pesos y medidas de los explosivos encartuchados

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7. CONCEPTOS GENERALES DE DISEO DE VOLADURAS

7.A. Voladuras en banco

A.1. Introduccin y aspectos generales

A.2. Dimero de los barrenos

A.3. Altura de banco

A.4. Inclinacin de los barrenos

A.S. Retacado

A.6. Piedra yespaciamiento

A. 7. Sobre perforacin

A.B. Esquemas de perforacin

A.9. Configuracin del frente libre

A; 1O. Tamao del macizo a volar

A.11. Volumen de expansin

A.12. Configuracin de las cargas

A.13. Desacoplamiento de las cargas

A.14. Explosivos

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A.15. Colocacin de varios tipos de explosivo dentro de los barrenos

A.16. Consumo especfico de explosivos

A. 17. Iniciacin de las cargas de explosivo

A.18. Tiempos de retardo y secuencias de encendido

A.19. Perforacin especfica

A.20. Desviacin de los barrenos

7.8. Prevoladuras

7.C. Taqueo

C.1.

Taqueo con explosivos

C.2. Otros mtodos de taqueo

C.2.1. Fragmentacin por golpeo

C.2.2. Fragmentacin por golpeo dinmico

C.2.3. Fragmentacin por agua a presin

C.2.4. Fragmentacin por cuas

C.2.5. Fragmentacin con cementos expansivos

7.D. Voladuras de contorno

0.1. Voladuras de precorte

0.2. Voladuras de recorte

0.3. Clculo aproximado de las variables principales en los casos de

precorte y recorte

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8. PERFORACION y VOLADURAS EN DESMONTES Y TRINCHERAS

8.1. Introduccin

I

8.2. Caractersticas constructivas de este tipo de excavaciones

8.3. Perforacin

8.3.1. Equipos de perforacin

. 8.3.2. Dimetros de perforacin ,

8.4. Variables del esquema de voladuras

8.4.1. Longitud del barreno

8.4.2. Piedra y espaciamento

8.4.3. Sobreperforacin

8.4.4.

Inclinacin

eios barrenos

8.4.5. Retacado

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8.5. Tipos de exp.Josivo

8.5.1.Consumo especfico

8.6. Excavaciones en desmontes

8.6.1. Trincheras. Esquemas de perforacin

8.6.1.1.

Secuencias de enGendido

8.6.2. A media ladera. Esquemas de perforacin

8.6.2.1'. SeGuenciasde encendido

8.7. Voladuras de contorno

8.7.1. Precorte

8.7.2. Recorte

8.8. Voladuras de excavacin que precisan de una apertura mediante

un cuele

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8.8.1.

Variables de diseo del esquema del cuele

8.8.2. Secuencia de encendido

9. PERFORACION y VOLADURAS EN ZANJAS

9.1. Introduccin

9.2. Caractersticas constructivas de las zanjas

9.3. Perforacin


9.3.2. Dimetros de perforacin

9.4. Variables del esquema de voladuras

9.4.1. Piedra y espaciamiento

9.4.2. Sobreperforacin

9.4.3. Inclinacin de .los barrenos

9.4.4. Retacado

9.5. Tipos de explosivo

9.5.1. Cargas y consumos especficos

9.6. Secuencias de encendido

9.7. Voladuras de contorno

9.8. Casos de excavacin en zanjas

9.8.1. Excavacin en zonas urbanizadas

9.8.2.Excavacin de zanjas en zonas alejadas a ncleos habitados

10. PERFORACION y VOLADURAS EN POZOS y CHIMENEAS

10.1. Introduccin

10.2.

Mtodos de perforacin ascendente

10.2.1.Mtodo clsico manual

10.2.2. Plataforma Alimak

10.2.3. Mtodo de la jaula Jora

10.2.4. Mtodo Raise Boring

10.3. Mtodos de perforacin descendente

10.3.1. Perforacin descendente manual

10,3.2.Mtodos mecanizados

10.3.2.1. Mtodo de banqueo

10.3.2.2.Mtodo de la espiral

10.3.2.3.Mtodos de seccin completa

10.3.2.4. Mtodo de barrenos largos

10.3.2.5. Mto



8

11.2.1.3. Sistemas de avance en tneles

11,2.1 4. Esquemas de perforacin

11.2.1.5. Tipos de cuele

11.2.1.5..1. Cueles de barrenos paralelos

11.2.1.5.2. Cueles de barrenos en "V"

11.2.1.6. Factores bsicos que influyen en la eleccin de los

equipos de perforacin

11.2.1 7. Equipos para la excavacin de tneles y galeras

11,2.1.7.1. Tneles o galeras de pequea seccin

11.2.1.7.2. Tne es de pequea a mediana seccin

11.2.1.7.3. Tneles de mediano a gran tamao de

seccin

t1.2.2. Esquemas de voladuras en tneles

11..2.2.1. Avances de la pega

11.2.2.2. Clculo d~ un esquema de perforacin y voladuras

11.2.2.3. Comprobacin del esquema

11.2.3. Secuencia de encendido

11.2.4. Clculo de tiempos. Estimacin de un ciclo

11.2.5. Clculo de costes

11.2.6. Saneo del contorno de la excavacin y su sostenimiento

11.2.6.1. Saneo de la roca

11.2.6.2. Bulonaje

11.2.6.3. Gunitado

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12. PERFORACION y VOLADURAS EN CANTERAS

12.1. Aspectos generales

12.2. Parmetros bsicos de estudio de una zona extractiva

12.3. Criterios prcticos de explotacin de canteras mediante vo-

laduras

12.4. Perforacin


12.4.2. Dimetro de perforacin

12.5. Variables de los esquemas de voladuras en banco

12.5.1. Esquemas de voladuras con perforacin en pequeos di-

metros

12.5.1.1. Dimetro de perforacin

12.5.1.2. Altura de banco

12.5.1.3. Piedra

12.5.1.4. Espaciamiento

12.5.1.5. Longitud de retacado

12.5.1.6. Sobreperforacin

12.5.1.7. Inclinacin de los barrenos

12.5.1.8. Longitud de la carga de fondo

12.5.1.9. Longitud de la carga de columna

12.5.1.10. Consumo especfico

12.5.2. Esquemas de voladuras con perforacin en grandes dimetros

12.5.2.1. Dimetro de perforacin

12.5.2.2. Altura de banco

12.5.2.3. Cuadrcula de perforacin

12.5.2.4. Longitud de retacado

12.5~2.5. Sobreperforacin

12.5.2.6. Inclinacin de los barrenos

12.5.2.7. Carga de los barrenos

12.5.2.8.Consumo especfico '"

12.5.3. Secuencia de encendido ..

12.6. Fragmentacin

12.7. Criterios de diseo de voladuras para la produccin de escollera

12.8. Caso prctico

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DETQNADORES NONEL

ARGASSECCIONADAS.UTILIZACIONDE

PARA EL FRACCIONADO E CARGAS

13.


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14.

13.1. El seccionado de cargas

13.2. Voladuras con detonador Nonel

13.2.1.El sistemaNonel

13.2.2.Seccionado e cargascon detonadoresNonel

13.2.2.1. squemas e encendido

13.2.2.2. istemaNonelGT MS

13.2.2.3. istemaNnelUnidet

13.3.Fragmentacin

13.4.Costos comparativos

13.5.Ventajas e inconvenientesdel sistema Nonel

13.6. Ejemplos

VIBRACIONES. CRITERIOS DE DAOS

14.1. El fenmeno fsico

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14,1.1.Caracterizacin de la explosin

14.1.2. Estructura de la vibracin

14.2.

Metodologa de la medicin

14.3. Caracterizacin de la onda de velocidad

14.4. Modelo estructural y proceso de clculo

14.4.1. Modelo S.D.F. y T.D.F.

14.4.2. Modelo de clculo en transitorio

14.4.3. Matriz rigidez

14.4.4. Matriz de masas

14.4.5. Matriz de amor1iguacin

14.4.6. Matriz de fuerzas exteriores

14.4.7. Efecto de confinamiento

14.5. Criterios de daos

14.5.1. Criterios usuales de daos

14.5.1.1.Norma DIN 4150. Parte III

14.5.1.1.1.

Parmetro representativo del dao

14.5.1.1.2. Ley de Propagacin

14.5.1.1.3. Criterios de Prevencin

14.5.1.2. Boletn 656 de U.S. Bureau of Mines

14.5.1.2.1. Parmetro representativo de dao


14.5.1.2:3. Criterios de prevencin

14.5.1.2.4. Limitaciones

14.5.1.3. Boletn R.I. 8507 del U.S. Bureau

14.5,1.3.1. Parmetros representativos del dao

14.5,1.3.2. Ley de Propagacin

14.5.1.3.3. Criterios de prevencin


14.5.1.4. Criterio de Nitro-Nobel

14.5.1.4.1. Parmetro representativo de dao




14.5.1.5. Criterio de Gustaftson (1973) ,

14.5.1.5.1. Parmetros representativos del dao




14.5.1.6. Criterode Dowding y Corser

14.5.1.6.1. Parmetro representativo del dao

14.5..1.6.2.Ley de Propagacin

14.5.1.6.3.

Criterios de prevencin


14.5,1.7. Norma Inglesa


~


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332

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334

335

14.5.1.7.2.Ley de Propagacin

14:5.1 7.3. Criterios de prevencin

14.5..1.7.4. limitaciones

14.5.1.8. Norma Australiana




14.6. Criterio de prevencin

14.7. El estudio de vibraciones

14.7.1.

Caso prctico de estudio de vibraciones

15. RIESGOS Y PROTECCIONES EN LOS TRABAJOS DE PERFORACION

y VOLADURAS

15.1. Principales riesgos de las voladuras

15.1.1. Fallos en el disparo

15.1.2. Proyecciones

15.1.3. Vibraciones

15.1.4. Ruidos

15.1.5. Repis

15.1 .6. Encendidos intempestivos

15.2. Medidas de seguridad

15.2.1. Medidas de seguridad en la perforacin de barrenos

15.2.2. Medidas de seguridad en las voladuras

15.2.2.1. Manipulacin de explosivos

15.2.2.2.

Custodia de los materiales explosivos

15.2.2.3.Distribucin del explosivo

15.2.2.4. Destruccin de explosivos y accesorios

15.2.2.4.1. Sistemas de destruccin

15.2.2.4.1.1. Destruccin por combustin

15.2.2.4.1.2. Destruccin por detonacin

15.2.2.4.1.3. Destruccin por disolucin

15.2.2.4.2. Destruccin de explosivos industriales

15.2.2.4.2.1. Explosivos con Nitroglicerina (Explosivos

Gelatinosos, Gomas, Explosivos de Se-

guridad y Explosivos pulverulentos:

Amonita, Ligamita)

15.2.2.4.2.2. Explosivos sin Nitroglicerina

15.2.2.4.2.3. Plvoras (Plvora de mina, plvoras ne-

gras y plvora sin humo)

15.2.2.4.3. Destruccin de accesorios

15.2.2.5. Incidencias de disparo

15.2.2.5.1. Conexiones

15.2.2.5.2. Linea auxiliar de disparo

15.2.2.5.3.i Comprobadores

15.2.2.5.4. Linea de disparo

15.2.2.5.5. Explosores

15.2.2.6. Protecciones

16. MODELO DE ESTUDIO DE SEGURIDAD E HIGIENE EN LOS TRABAJOS

DE EXCAVACION DE OBRAS DE CARRETERAS POR VOLADURAS

CONTROLADAS

16.1. Introduccin

343

343

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359

363

363

6.2.

Memoria del estudio de seguridad e higiene



17. DISPOSICIONES LEGALES. TRAMITACION DE LA SOLICITUD DE

EXPLOSIVOS

* APENDICE

A.- UNIDADES DE MEDIDA

B.- REFERENCIAS BIBLlOGRAFICAS

363

364

364

364

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370

370

371

371

371

374

16.2.1.Objetivos del estudio

16.2.2..Caractersticas de la obra

16.2.2.1. Descripcin de la obra y situacin

16.2.2.2. Presupuesto, plazo de ejecucin y mano de obra

16.2.2.3. Interferencias y servicios afectados

16.2.2.4. Unidades constructivas que componen la obra

16.2.3.Riesgos

16.2.3.1. Riesgos profesionales

16.2.3.2. Riesgos de daos a terceros

16.2.4. Prevencin de riesgos profesionales

16.2.4.1. Protecciones individuales

16.2.4.2. Protecciones colectivas

16.2.4.3. Formacin

16.2.4.4. Medicina preventiva y primeros auxilios

16.2.5. Prevencin de riesgos de daos a terceros

16.3. Pliego de condiciones

16.3.1. Disposiciones Legales de Aplicacin

16.3.2. Condiciones de los Medios de Proteccin

16.3.2.1. Protecciones personales

16.3.2.2.

Protecciones colectivas

16.3.3.Servicios de prevencin

16.3.3.1. Servicio tcnico de Seguridad e Higiene

16.3.3.2. Servicio Mdico

16.3.4. Vigilante de Seguridad y Comit de Seguridad e Higiene

16.3.5. Instalaciones Mdicas

16.3.6. Instalaciones de Higiene y Bienestar

16.3.7.Plan de Seguridad e Higiene

16.4. Planos

16.5. Mediciones

375

375

17.1. Normas y Reglamentos

17.1 1. Nuevo Reglamento de Explosivos

17.1.2. Reglamento general de normas bsicas de seguridad minera.

Instrucciones tcnicas complementarias

17.1.3. Reglamento de transportes de mercancias peligrosas por

376

376

377

377

carretera

17.1.4. Ordenes y circulares

17.2. Tramitacin de la solicitud de explosivos

381

385

11



INTRODUCCION

Cuando se decide llevar a cabo un carretera, u otra obra lineal, en un macizo rocoso no

ripable es necesario emplear las tcnicas de perforacin y voladuras para su excavacin.

El presente trabajo se inscribe dentro de un contrato suscrito entre la Direccin General

de Carreteras del M.O.P.U. y la Sociedad Equipo de Asistencia Tcnica, S.A. Tiene por

objeto realizar un "Manual para el diseo y control de voladuras en obras de Carreteras".

De acuerdo con las bases del contrato se ha realizado una recopilacin y posterior es-

tudio detallado de la documentacin bibliogrfica existente, sobre cada uno de los cap-

tulos que constituyen el ndice de la Memoria.

En ella, se han considerado los aspectos siguientes en un intento de describir, de una

forma prctica el estado actual de estas tcnicas de arranque en su aplicacin a las

obras de carreteras. As, se contemplan temas como:

- La caracterizacin del macizo rocoso.

- Las propiedades de las rocas.

- La excavabilidad por medios mecnicos.

- Los explosivos y los accesorios de las voladuras, con marcado estudio de los tipos y

variedades que se comercializan en nuestro pais.

- Las variables que intervienen en una voladura.

- Los tipos de voladuras ms frecuentes en obras de carreteras.

- La aplicacin de los sistemas de perforacin y voladuras en obras como: desmontes,

trincheras, zanjas, pozos y tneles.

- Los esquemas de perforacin y voladuras ms frecuentes en canteras.

- Las vibraciones que se producen.

- Los criterios de prevencin de daos.

- Los riesgos, las protecciones y las medidas de seguridad que conllevan los trabajos

de perforacin y voladuras, o que deben de adoptarse.

- Un modelo orientativo del estudio de Seguridad e Higiene en los trabajos de excava-

cin de obras de carreteras para su incorporacin a los proyectos.

- Las disposiciones legales hasta el momento conocidas, as como, la forma de tramitar

una solicitud de explosivos.

1

-

-

-

-

-

-

-

-

-

En muchos captulos se han incluido ejemplQs aclaratorios

tos, y en otros, se describen aplicaciones prcticas reales,

e interpretacin de los resultados.

Se ha procurado no abordar en lo posible, dentro de los temas tratados, aspectos te-

ricos complicados, para lo que se remite al lector a la amplia bibliografa existente.

De otro lado, creemos que su donocimiento y dominio, por parte del personal que trabaja

con explosivos, se hace indispensable, a efectos de garantizar en todo momento una se-

guridad y prudencia, que slamente aparecen con la experiencia contrastada en este

tipo de trabajos. En la medida que este Manual sea consultado por el personal de em-

presas de ingeniera civil, constructoras, canteras, etc., y tcnicos a pie de obra; los ob-

jetivos y trabajos que llevaron a su ejecucin se vern recompensados.

--

"

ODUCCION

TR

~A'ff;

UYt~(;j

de los conceptos all expues-

con medidas llevadas a cabo

13



CARACTERIZACION DEL MACIZO ROCOSO.

PROPIEDADES

Las rocas que constituyen los macizos rocosos, en bloques monolticos, ms o menos

continuos, o separados por accidentes originados por .la tectnica: fallas, discontinuida-

des, juntas, etc. dan lugar a unas zonas concretas en los mismos, que pl:JedeQser ca-

racterizados por sus propiedades geomecnicas. Estas son funcin de su origen y de

los procesos geolgicos que han actuado posteriormente.

Las principales propiedades que van a influir directamente sobre el diseo de un esque-

ma de perforacin y voladuras van a ser:

- Las litologas que aparecen.

- La naturaleza y potencia de los niveles estratigrficos.

- Las resistencias mecnicas de la roca.

- Las propiedades elsticas de la rocas.

- El espaciamiento y orientacin de las discontinuidades.

- La apertura de las discontinuidades y la naturaleza del relleno de las mismas.

- La aparicin de agua y su circulacin.

2. 1. INTRODUCCION

La caracterizacin de estos entornos del macizo rocoso requieren de la realizacin de

campaas de reconocimiento y de ensayos de laboratorio perfectamente planificados,

para conseguir la mxima informacin, con que desarrollar los trabajos de investigacin.

Estas tcnicas de caracterizacin geomecnica, en la actualidad, pueden resumirse en:

- Estudios geolgicos de detalle de la zona.

- Realizacin de campaas de reconocimientos (sondeos, penetraciones,...) con recu-

peracin continua de testigo y obtencin de muestras adecuadas para su ensayo en

laboratorio.

- Estudios estructurales de las familias de discontinuidades.

- Desarrollo de estudios geofsicos .

- Realizacin de ensayos in situ en el macizo rocoso.

2.2. LITOLOGIA

Los diseos de los esquemas de voladuras, en aquellas zonas donde se producen cam-

bios litolgicos o variacin de las propiedades, deben tenerse muy en cuenta, a la hora

de valorar los rendimientos y objetivos a conseguir con las voladuras. Algunos ejemplos

son recogidos en la Fig. 2.1.

Estos cambios que deben valorarse en el diseo del esquema, pueden introducirse ac-

tuando sobre:

- Las cargas unitarias pero l1lanteniendo los esquemas para los dos tipos de roca.

- Variando los esquemas de perforacin y voladuras, pero manteniendo las cargas uni-

tarias en los barrenos.

.,

Cuando se encuentran en contacto dos materiales de caracterfsticas resistentes muy di-

ferentes, como pueden ser, una caliza no ripable y unas arcillas muy plsticas, si se opta

por una excavacin en la zona mediante un mtodo de perforacin y voladuras, iendr

lugar una gran prdida de energa, al producirse deformaciones admisibles por los ma-

teriales ms blandos. Consecuencia de todo ello es una mala fragmentacin, con riesgo

de no salida de todos los barrenos, sobreexcavaciones y proyecciones no deseables.

15



2.3. ESTRUCTURA Y

DOMINIO

ESTRUCTURAL

2.4. SUPERFICIES DE

Durante la gnesis de las rocas, y posteriormente.. por causas tectnicas aparecen las

DISCONTINUIDAD disconti~~idades.. que van a condicionar el comportamiento de las mismas en su

excavaclon.

16

PLASTICA

BOLOS

CALIZOS

CALIZA

a) Seccin tipo de voladura ~nsl,Jperficie

LEYENDA

~~ CALIZAS

r,~',";/',1 NIVELES MARGO -

-:;;:;;~///J ARCILLOSOS LANDOS

b) Seccin tipo de voladura en tnel

Fig. 2.1.-Algunos ejemplos de voladuras en distintos materiales

Se conoce como dominio estructural ala masa de roca delimitada por discontinuidades

geolgicas. dentro de la cual el macizo puede considerarse prcticamente homogneo.

La estructura es el conjunto de fallas, diaclasas, pliegues, juntas y dems caractersticas

geo/gicas que definen una determinada regin. en la que existen una serie de dominios

estructurales., perfectamente diferenciados y conocidos.

Los tipos

de discontinuidades en un macizo rocoso que

pueden diferenciarse

son:

La estratificacin

Los planos de laminacin y foliacin

La esquistosldad

La pizar osidad

La red de fracturas

La red de juntas y mi,crofisLJJas

Cada tipo, identificado bien sobre el afloramiento, o sobre el testigo extrado en los son-

deos, s.istos se han Ileva:doacabo, puede a su vez ser caracteriza. o individualmente

mediante:

- La orientacin

-

El espaciado

-Las dimensiones

- La rugosidad en los planos

-

La apertura de los mismos



~

La orientacin de una discontinuidad en la formacin rocosa, viene dada por la direccin

(aO) y el buzamiento (13). Fig. 2.2.).

2.4.1. Orientacin

Fig. 2.2.- Direccin buzamientode una discontinuidad

La separacin de las discontinuidades es el factor determinante del tamao de los blo-

ques de roca. Si las familias de discontinuidades presentes tienen una separacin pe-

quea, los bloques que se originen en el macizo sern pequeos.

Este parmetro aumenta su importancia, cuando existen otros factores condicionantes

de la deformacin del macizo, como un valor pequeo de la resistencia al corte y un n-

mero suficiente de~)scontinuidades para que se produzca el deslizamiento.

El espaciado tiene tambin gran influencia en la permeabilidad del macizo rocoso y en

las caractersticas internas que condicionan la circulacin del agua.

2.4.2. Espaciado

2.4.3.

Dimensiones de las Parmetro que puede cuantificarse valorando las longitudes de las superficies que apa-

discontinuidades recen en los afloramientos.

Est aceptado que las familias de discontinuidades puedan ser: continuas, subcontinuas

y discontinuas segn su tamao relativo (Cuadro.2.1).

La rugosidad de una discontinuidad es un factor determinante de la resistencia al corte.

17

La existencia o no de relleno y su naturaleza

La p esencia de agua

El nmero de familias de discontinudades

El tamao de los bloques que se han definido

La orientacin de unas

discontinuidades respec-

to a otras, determinar a

forma de los bloques, y

su estabilidad.

bOirlCCi" d"

IIZO"'il",

---";0

En la actualidad existen

diferentes programas in-

formticos que permiten

el tratamiento estadstico

de este parmetro, as

como estudios de estabi-

lidad de las cuas defini-

das por las distintas fa.,

milias.



2.5. FAMILIAS DE

DISCONTINUIDADES

18

Segn el grado de apertura de las discontinuidades, stas pueden estar: cerradas..abier-

tas o rellenas de otros materiales, o que va a condicionar el grado de transmisin de la

energa generada por el explosivo al macizo. Es en la superficie de estasdiscontinuda-

des dohde se van a reflejar las ondas de choque, encontrando una atenuacin o una di-

fusin de la energa desarrollada, en func n de las caractersticas del medjo.

El comportamiento de un macizo rocoso est condicionado por el nmero existente de

.familias de discontinuidades. A ellas se debe un alto porcentaje de deformacn, sin que

se produzcan nuevas roturas en el macizo.

Cuando se evala el nmero de familas, hay que diferenciar las procedentes de juntas

sistemticas de aquellas que no lo son.

Por junta sistemtica debe entenderse, aquellos rasgos continuos, con uniones indivi-

dualizadas, paralelas o seudoparalelas, mientras que juntas no sistemticas son aquellas

individualizaciones que aparecen a/ azar, de forma no secuencia/.

Fig.

2.3.- Diseo de voladurasatendiendoal control geoestructural lT.G.E., 1987);



Las discontinuidades secundarias, tales como, las que pueden aparecer paralelas a.la

estratificacin o paralelas a la foliacin, deben incluirse en la valoracin local del nmero

de familias.

Importancia especial tiene la eleccin de la direccin de salida de una voladura, con res-

pecto ala direccin y buzamiento de 1as familias de discontinuidades. Unos resultados

orientativos, se recogen en la Fig. 2.3.

2.6. TAMAO DE LOS El tamao del bloque, es un parmetro indicador de la calidad del macizo rocoso, y en

BLOQUES

t.rminos g~nerales. a un mayor tamao de bloque suele corresponderle un grado de ca-

lIdad superior.

El nmero de familias y su orientacin, nos va a determnar el tamao de los bloques re-

sultantes.. que pueden adoptar las formas geomtricas ms diversas, y en donde, las re-

gulares suelen ser la excepcin.

El tamao de los bloques puede describirse a travs de la dimensin media de los ms

caractersticos, o por el nmero total de juntas que se definen en 1a unidad de volumen

del macizo rocoso.

ti

UNITARIO (dm')

tI'

111 "" '-

MASA UNITARIA (Kg) (",26'-'0..",,0)

"

",1 """ ",': .."" I

.. ,. .. ,.. ... ,... SON'-

Fig. 2.4.- Estimacin de los tamaos de bloque en funcin de velocidades microsismicas

FORMAS DE LOS BLOQUES

u.



2.7. EL AGUA EN EL

MACIZO ROCOSO

20

Las propiedades de resistencia al corte y el tamao de bloque, bajo un estado tensional

dado.. van a ser determinantes en el comportamiento mecnico del macizo rocoso.

Una previsin de los tamaos de bloque que pueden obtenerse a partir de los datos de

discontinuidades y formas geometricas caracterizados in situ, tambin puede realizarse

por aplicacin de las tcnicas micro.ssmicas (Fig.2.4).

Las capas que integran la corteza terrestre pueden clasificarse en filtrantes e im-

permeables.

En muchas formaciones, la permeabilidad es consecuencia de su estructura suelta o gra-

nular, y as las arenas, las gravas y los terrenos de aluvin, ofrecen 'un paso fcil a las

aguas entre sus partculas. Pero tambin las rocas compactas que en dominios estruc-

turales pueden ser absolutamente impermeables, son a menudo permeables debido a la

existencia de fisuras, juntas, diaclasas y grietas de todo tipo.

En trminos globales, es posible apreciar una diferencia sensible, en lo que se refiere a

la permeabilidad entre terrenos estratificados y no estratificados. En los primeros, la per-

meabilidad vara frecuentemente de unos niyeles a otros, mientras que en los segundos,

permanece constante en toda su potencia.

Cuadro

2.2.- Clasificacin e suelos, ocas y macizos ocosos segn su permeabilidad



Los trastornos geolgicos ocasionados por los empujes tectnicos que afectan a los 'es-

tratos, tienen una importancia considerable, pues constituyen vas de paso de las aguas

subterrneas. Las zonas de fallas, constituyen caminos preferencial es para estas aguas,

dado que en sus proximidades, los estratos estn completamente fisurados y alterados.

Como parmetros bsicos, a destacar en el comportamiento de agua subterrnea en el

interior del macizo, estn: la direccin de la estratificacin, la presencia de fallas con o

sin relleno, las zonas fracturadas y/o alteradas, los caminos de disolucin, las diferentes

permeabilidades de las distintas rocas constituyentes del macizo, etc., todas ellas van

a gobernar la magnitud y direccin del flujo de agua en una determinada regin de la roca.

Los cuadros 2.2. y 2.3. resumen valores de permeabilidades, para distintos suelos y rocas.

MATERIAL ROCOSO

K (cm/s)

(Determinado en laboratorio)

Arenisca flyschcretcico) 10-8 10-10

Limonita flyschcretcico) 10-8 10-8

Granito 5 x 10-11 2 x 10-10

Pizarra rx 10-11 1,6 x 10-10

Brecha 4,6 x 10-10

Calcita 7 x 10-10 9,3 x 10-8

Caliza 7.x 10-10 1,2x 10-7

Doloma 4..6 10-8 1,2x 10-8

Arenisca 1,6x 10-7 1 2 x 10-8

Lodolitadura 6 x 10-7 2 x 10-8

Esquistos egros fisurados) 10-4 3x 10-4

Areniscas e grano ino 2 x 10-7

Rocaooltica 1,3x 10-8

AreniscaBradfort 2,2 X 10-5 6x 10-7

AreniscaGlenrose 1;5x 10-3 1,3 x 10-4

Granitoalterado 0,6 a 1,5x 10-5

MATERIALROCOSO DETERMINACIONESN SITU

Migmatitas 3,3 x 10-3

Arteritas pizarras lorticas 0,7 x 10-2

Gneis 1..2

X

10-3a1 ,9 x 10-3

Granito pegmattico 0,6 x 10-3

Lignito-estrato 1,7 x 10-2a 23,9 x 10-2

Arenisca

10-2

Lodolita

104

Caliza del Oceno 10-2a 104

Cuadro 2.3.- Coeficientes de permeabilidad (Seraffn, 1968).

2.8. PROPIEDADES

Desde muy antiguo se vienen estudiando las propiedades fsicas de las rocas, enun con-

DE LAS ROCAS

tinuo intento de det~rminar cules son los que suministran una mayor informacin, para

el momento de elegir un mtodo de arranque adecuado.

Las aguas que se infiltran por la superficie de la tierra, se acumulan sobre las primeras

capas impermeables, rellenando todos sus huecos, hasta alcanzar una altura determina-

da, denominada "nivel fretico",

Como es fcil comprender, esta posicin del nivel fretico es variable con los estados

climatolgicos.

Pero tambin, pueden existir otros estratos permeables a mayor profundidad, que en mu-

chos casos confinan depsitos de agua. Son las llamadas "aguas profundas".

No existe ningn ensayo de laboratorio que pueda reproducir, ni tan siquiera de forma

aproximada, el mecanismo de rotura de la roca bajo la accin' de un til de acero.

21



2.8.1. Resistencias

mecnicas

22

Por otra parte, las muestras de laboratorio tropiezan ala hora de su ensayo con el pro-

btemadeJa escala de los trabajos, y sus resultados slo pued~n ser extrapolados en de-

terminadas condiciones.

Sin embargo, la labor de realizar ensayos es imprescindible y con ello se busca obtener

los valores aproximados de las propiedades fundamentales:

- Resistencias mecnicas

- Abrasividad

Tenacidad

Dureza

Cementacin

Densidad y Porosidad

-

Adems de los parmetros de caracterizacin del macizo rocoso, anteriormente expues-

tos, deben citarse otros factores relativos al tipo de roca, que van a condicionar en algn

caso la maquinaria a utilizar, como son la untuosidad o pegajosidad de los materiales, la

capacidad del terreno,

etc.

Las propiedades principales de las rocas, junto a los ensayos ms representativos se ex-

pone a continuacin:

Las resistencias de compresin y traccin son dos de las propiedades que necesaria-

mente deben conocerse para valorar la aptitud de la roca en la voladura.

(MPa)

ESISTENCIA A LA COMPRESION

UNIAXIAL

1 10 100

0,5,0,',,1 ~ ~ ~ ~~~~,I 2,03,O~~O,~O;,1X1O~ ,'?O

u "'~_"-

ID ' n I U,~ ..".~ 1

d Coot~s

Muy blondo IBbncbl Dura I ,.,uy~uro I 1964

Dt~rr yMilltr

1966

Grologirol Soci~ty

1970

Extrc~m. BrochyFranklin

poco r~slstcnt. 1972

SucIo lqnning s

19'3

Bi~niQ wski

1913

ISRM

1979

0'5'07 1 2 3 4 567S' 1 -~~ ,.~...~'~' 1 "",,'~ ,.~'

~

20 30/'()~ 70

00 2O0:J:XJiOO 700

I 1 I

RESISTENCIA A LA COMPRESI' UNIAXIAL ( M Po)

Cuadro2.4.- Clasificacin e las rocas en funcinde su resistenciaa la compresin imple

Los ensayos de resiste ncia a ta compresin simple son realizados sobre probetas citfn-

dricas. donde la relacin entre su tongitudy el dimetro debe ser superior a 2 (L/O>

2).(Cuadro 2.4.) resume distintas clasificaciones de las rocas. realizadas por distintos au-

tores. en funcin de su resistencia a la compresin simple.

Algunos valores medios caractersticos de la resistencia a la compresin simple de dife-

rentes tipos de rocas, se recopilan en el cuadro 2.5.



2.8.1.1.Ensayo Brasileo

ROCA RESISTENCIA A LA COMPRESION

SIMPLE (MPa)

Andesita 40 - 320

Anfibolita 210 - 520

Anhidrita 42

Arcilla esquistosa 39 - 54

Arenisca 4 - 320

Basalto 15 - 420

Caliza 4 - 330

Corneana 34 - 120

Cuarcita 90 - 470

Diabasa 120 - 500

Diorita 86 - 340

Dolomia 36 - 560

Esquisto 12 - 230

Gabro 150 - 280

Gneis 42-' 250

Granito 10 - 300

Granodiorita 100 - 280

Grauwaca 27 - 61

Marga 3 - 197

Mrmol 47 - 240

Micaesquisto 20 - 65

Pedernal

.

120

-

150

Pizarra 27 - 320

Partido 140 - 250

Riolita 80 - 160

Sal 21 - 35

Yeso 150 - 45

Cuadro 2.5.- Resistencia a la compresin simple de algunas rocas en MPa.

La determinacin de la resistencia a traccin en laboratorio se suele hallar indirectamen-

te por el ensayo brasileo, donde una probeta cilndrica, de roca, es sometida a una com-

presin diametral, generndose una traccin uniaxial.. (Fig. 2.5).

[~~[~~

Fig.

2.5.- Ensayo de traccin indirecto. (E. Brasileo)

Una mayor aproximacin a la realidad nos obligara a considerar las resistencias dinm4-

cas, ya que stas aumentan con el ndice de carga, pudiendo llegar a alcanzar valores

superiores entre 5 y 15 veces las estticas.

El cuadro 2.6. proporciona una clasificacin de las rocas en funcin de los valores de la

resistencia a compresin (ec) y traccin (et).



24

SISTENCIA

ALTA MUY ALTA

60 > 100

4 > 20

Cuadro .6'.-Va/oracine /a resistencia compresin traccin e una oca

El mdulo de elasticidad "E" definido a partir del ensayo de compresin simple, clasifica

a las rocas segn su deformacin. Cuadro 2.7.

MODULODE ELASTICIDAD EFORMACI

(MPa)

< 2.000 MuyAlta

10.000 20.000 Medio

50.000 Rgido

~ 80.000 Muy Rgido

Cuadro

2.7.- Valoresde la deformacin n funcindel mdulo de elasticidadde las rocas

El mdulode elasticidad, uede gualmente star determinado or la velocidadde pro-

pagacinde las ondasUP" "SU, partir de la relacin:

E=OV2~~~

V2_2

P ..

donde:

o: es la densidad

Vp:Velqcidad media de las ondas "p"

V.: Velocidad media de las ondas "s"

El ensayo de compresin simple permite determinar el coeficiente de Poisson IJ, median-

te las expresiones:

E

G= _

1 +u

V2-2V2

-p --s

tJ 2(V~-V~

donde:

Algunos valores de estos mdulos se recogen en el cuadro

2.8.

-

MODULO DE COEFICIENTE DE

AJIPO DE ROCA ELASTICIDAD POISSON

E (GPa)

Andesita, Basalto

Diabasa, Dolerita, Gabrl

Carbn

Arcilla de Londres

Diorita

Dolomita

Gneis

Granito

Caliza

Cuarcita, Arenisca, Cua

Arenisca

Pizarras

Cuadro 2.8." Valores del modulo de elasticidad y detCoeficiente dePoisson



2.8.1.2.Ensayo Franklin

Fig. 2.6. Prensa Franklin

Cuando el ensayo se realiza sobre una muestra, en la que

0>50

mm, puede estimarse

.la resistencia a compresin mediante;

Posteriormente, Benawski en 1974,propuso la siguiente expresin para correlacionarel

ndice IF con la resistencia a compresin:

En el caso de realizar el ensayo, sobre muestras de forma irregular, puede utilizarse la

correccin de Brook (1977), que propone estimar la resistencia a la compresin simple

m~diante la expresin:

Donde, .1500 es el ndice de rotura bajo carga puntual realizado con una muestra de

500 mm2 de seccin transversal. Para salvar ladificuftad que supone encontrar en la zona

de los trabajos, una muestra con seccin de 500 mm2, el. parmetro

1500

puede estimar-

se a partir de:

donde Pies la fuerza aplicada que origina la rotura'y A es la seccin que se produce en

la probeta en el momento de su colapso.

En fa actualidad, es frecuente recuffir al ensayo de resistencia bajo carga puntual, pues-

toa punto por Ffanklin y Broch en 1972,ypbsteriormenteaceptado por la Socfooadfn-

.

ternaclonafdeMecnica de Rocas.. como un ensayo indirecto,para estimarJa resistencia

a compresin simple de las rocas..

El ensayo puede llevarse

a cabo "insitu", con una

prensa politil, donde la

muestra es sometida a

una cargapuntuat, a tra-

vs de dos punzones c-

nicos hasta llegar a la ro-

tura. (Fig. 2.6.).

Si "P" es la fuerza ejerci-

da sobre la muestra enel

momento de la rotura y

"D" la distancia original

entre los dos punzones,

se define el Indice de

Carga Puntual o lndice

Franklin por la expresin:

P

fF-W

(Jc (MPa) == 24.1F

(Jc (MPa)

= (14 + 0.75.0) ..lF

o"c MPa) = 12,50T~

PTsoo=2f 1,5 ~



2.8.1.3. ndice de Rebote

con martillo Schmidt.

2..8.1.4.

Esclermetro Shore, El esclermetro Shore se ha comprobado que es una herramienta valiosa para estimar

la dureza de la roca e indirectamente la resistencia a la compresin simple. Singh y Cas-

sapi (1987) han llegado a correlacionar el ndice de dureza Shore con la resistencia a la

compresin simple (Fig. 2.8.). mediante la expresin:

Consiste

en un dispositivo sencillo que registra el rebote de un cilindro metlico que, im-

pulsado por un muelle, choca contra la superficie de la roca.

Bartony Choubey han propuesto a siguiente expresin para calcular a resistencia a com-

presin simple de la roca:

Log (O'c)= 0,00088 y IR+ 1,01

donde:

CJc: esistencia a compresin simple del nivel superfical de la roca (MNjm2)

y: Densidad de la roca (KNjm3)

IR: ndice de rebote

La utilizacin correcta de esta expresin, requiere colocar el martillo verticalmente y ha-

cia abajo, sobre la superficie a ensayar. .

En la Fig. 2.7. se representa el grfico de la variacin de la resistencia a compresin sim-

ple de la roca, con la densidad de la misma, y el ndice de rebote obtenido con el martillo

Schmidt.

C

Q.

~

..J

os

e perforacin mstomunes, eniasexcavacjonescorrespohdientesa obra~

de carreteras, se recogen en la Fig.5.6.

Foto5.1.- Equipo hidrulico de perforacin rotopercutivademartil/o en cabeza R.O.C. 742 HC. con braz

articulado. Dimetros de perforacin: 35-102 mm.

Los equipos de perforacin que normalmente son utilizados en los trabajos de excaV

cin de galeras, tneles, chimeneas y otras labores subterrneas de acceso, s9n rec(

gidos en la Fig.5.7. En la misma, tambin se indican: los tipos de boca, y los dimetro

de barreno, la profundidad de ste y los rendimientos estimados tanto del equipo de pe

foracin como de la operacin conjunta de excavacin.

Fig.. 5;7.. Equipos de perforacin en trabajos de galeras y tneles (Atlas Copco).



1

t

5.6. LA

El principio de perforacin de estos equipos se basa en el impacto de una pieza llamada

PERFORACION A pistn,sobre un til, que a su vez transmite la energa'al fondo del barreno, por medio

ROTOPERCUSION

de un elemento enominadoboca",

Las acciones bsicas que tienen lugar sobre el srstema de transmisin de energa hasta

la boca de perforacin son cuatro y con carcter repetitivo:

- La percusin, donde los impactos producidos por el golpe del pistn originan unas on-

das de c~~que que se transmiten a la boca a travs del varillaje (Fig, 5,8).

- La rotacin \

,con la que se hace girar la boca para cambiar la zona del impacto,

- El empuje.. para mantener en contacto la roca con la boca.

- El barrido, donde un fluido permite extraer el detritus de fondo del barreno,

1 ENERGIA CONTENIDA

f EN ~ IMM:TO

TIEMPO

- ROT "

PBTON DE ~:..

MARTILLO NEUMATICO :::::A~NCE.:.c,

-- :.'

" PERCUSION BARRIDO

'\

; ~;"

1 PlSTON ~ ;:'

11 MARTILLO HIORAULICO

,..~VANCE

---

; PERCUSlCN SARRIDO

"

1

Fig. 5.8.- Nivel de esfuerzos sobre la barra de transmisin

Dependiendo del lugar donde est instalado el martillo, los equipos rotopercutivos se

agrupan en:

-

Perforadoras con martillo en cabeza, que a su vez pueden ser de accionamiento neu-

mtico o hidrulico

- Perforadoras con martillo en fondo, donde la accin del pistn se lleva a cabo de una

forma neumtica y la accin de rotacin puede ser tanto de tipo hidrulico como

neumtico,

~n los martillos manuales, la rotacin se transmite a travs del buje de rotacin del mar-

tillo y es accionada por el propio mecanismo del pistn, en funcin de los impactos: a

menor nmero de impactos, debe corresponder un menor par de rotacin.

f

En los equipos de perforacin pesados, la rotacin es accionada a travs de un motor

independiente, lo que permite actuar bien sobre la rotacin, bien sobre la percusin, se-

, gn los condicionantes de terreno,

Como ventajas de la perforacin rotopercut,iva se sei1alan:

- Su aplicacin a rocas de gran variacin en la resistencia a la compresin simple

- La amplia disponibilidad de dimetros

- Los equipos son flexibles y de gran movilidad

- El mantenimiento de los equipos resulta rpido y accesible,

65



5.6.1.

Perforacin con

martillo en cabeza

:.

I

;'::

.. ,

. .

, t

t,

.

i;

t 1

f "

~

1,1

.

.~

j i

i ~

"

'

1.1

;;

~

;1

,lj

"f'

f~

,

I

nn

La perforacin a rotopercusin con martillo en cabeza es el sistema ms clsico de per-

foracin de barrenos en la forma mecanizada que conocemos hoy da. El principio decor-

te de la roca se produce debido al impacto en el exterior de un elemento de acero (pis-

tn) que golpea a una barrena, que a su vez transmite la energa al fondo del barreno

por medio de un elemen-

to Tinal (boca) cuyo obje-

BARRIDO tivo es romper en esquir-

BOCA las la roca. Debido a la

forma de este til fina

[tp ~~~i~~tap~rab~~~~2;:~- . . .

~~~~~~~: seccin circular la roca

.:.:.:.:.:.:.:.:.

1

:~~~~~~~~~~~~~~~~~.roceder al giro de aque

~~~i~

~~~~~:of~=r~e~:

BARRA/BARRENA fondo del barreno los pe

PISTON ROrACION queos trozos de rOC

que se van generand 3 (Ash 1977).

Cuando las alturas de banco superen los 15 m, lo que es frecuente por ejemplo, en

taludes de desmonte de algunas carreteras o autovas, pueden presentarse.

Problemas de desviacin de las perforaciones, con aumento de algunos factores de ri

go: como generacin de vibraciones, proyecciones o sobreexcavaciones, y cambios

la granulometra de la roca volada, dado que las variables que definen la malla (piedr

espaciamiento) no se mantendrn constantes.

No es aconsejable sobrepasar una altura de banco superior a los 15 m si no existen

zones objetivas o condicionantes importantes para ello.

Una altura mayor en los barrenos, podra estar justificada en laderas escarpadas, o bi

por un problema de accesos. Sin embargo, siempre debe contemplarse la alternativa

dividir la zona de trabajo en dos o ms bancos, por seguridad, y mejora de los rer

mientas en los equipos de perforacin.

Ventajas

- Mayor rendimien.to de la perforacin por m3 de roca arrancado.

- Taludes ms seguros y mejor perfilados.

- El grado de fragmentacin mejora, consiguindose tambin un mejor desplazamie

de la roca volada.

-""

Los descabezamientose los barrenos rcticamente e eliminan.

- Una menor sobre perforacin y un mayor aprovechamiento de la energa desarroll;

por el explosivo utilizado, lo cual afecta a los niveles de vibracin, puesto que

minora.

- El consumo especfico de explosivo, disminuye al reflejarse la onda de choque e

pi del banco. Esta incidencia puede aprovecharse modificando la dimensin de la

dra, para dejar un menor volumen de roca como repi. Fig. 7.6 (bis).


http:///reader/full/manual-para-el-control-y-diseno-de-voladuras-en-obras-de-carreteras-mo

A) Perforacin vertical. con equipo manua{

B) Perforacin vertical mediante carro perforador

C) Perforacin vertical simultnea en dos barrenos

Fig.7.5.-

Distinas configuraciones de equipos para realizar la perforacin vertical o inclinada

Fig. 7.6.-A) Perforacin inclinada

H

Fig..1.6bis.-lncidencia de la inclinacin de la perforacin en el consumo especfico y en los tamaos mxi-

mos de material a obtener

Inconvenientes:

- La longitud de perforacin. aumenta, lo que incide en el coste global de la operacin,

- Exige un mayor cuidado en elrep.ianteo de las

bocasde Jos barrenos en superficie.

- Cuando los barrenos son largos, puede producirse una mayor desviacin, si la perfo-

...

racin no est controlada..

D) Perforacin nclinadamediantecarro perforador

E) Perforacinlncfinada imultneaen dos barrenos

de gran altura

} Perforacin inclinada, en

n ~

~

T T

1-'-

C/

~7

~

+

~4

_-:-~

rY

c

F

B) Perforacin vertical

.Jf

149



A.5. RET ACADO .,

A.5. PIEDRA Y

ESPACIAMIENTO

150

- Un mayor desgaste en las bocas, varillaje y estabilizadores.

- Las dificultades para evacuar el detritu$ aumentan, debido a las fuerzas derozalT

to que hacen necesario un aumento del caudal de aire.

- Cuando aparece agua en los barrenos, la carga de) explosivo es ms comp

- Exige una supervisin cuidadosa, que repercute en los tiempos Improducti

La finalidad de retacar los barrenos es confinar y retener los gases producidos por e

plosivo, una vez detonado, a efectos de desarrollar el mximo trabajo de fragmenta

de la roca.

Un retacado no realizado en las debidas condiciones puede provocar un aumento dE

niveles de vibracin, y de onda area en el entorno de la voladura.

Si la longitud de retacado se lleva por exceso, los efectos que se producen son:

gran cantidad de bloques, y poco esponjamiento de la pila de roca volada. Si por el.

trario se realiza por defecto, se aumenta el riesgo de posibles proyecciones de

A efectos prcticos puede considerarse; que las longitudes de retacadoaumentan\

forme los parmetros de calidad del macizo rocoso empeoran. Puede tomarse un cal

de variacin entre: 25 y 60 veces el dimetro de perforacin.

25 . O < longitud de RETACADO < 60. O

Tanto 1a "piedra" o distancia al frnte libre, como el "espaciamiento" o distancia e

barrenos de una lnea, dependen de:

- el dimetro de perforacin

- las propiedades geomecnicas de las rocas a volar

-

los explosivos a utilizar

- la altura de banco

- el grado de fragmentacin que se desea

- el desplazamiento que se espera conseguir de la roca vorada

En el clculo de un esquema, una de las primeras variables que deben conocerse E

piedra. Para su clculo existen numerosas expresiones., recogidas en la bibliografa I

tente. La ms utilizada es la propuesta por Langeforsy Kihlstrom(1963), cuyaexpre

es:

t f

.l.,xP~

E

GxfxV

o

v--

-33

donde:

V: valor de la piedra (m)

O: dimetro de barreno (mm)

c: constante de la roca

. Rocas duras c = c = 0,4

-

v

= 1 4-15 m

.1 ,

-V



para barrenos nclinados 2:1 f

=

0,85

E/V: relacin espaciamiento/piedra

Ile: densidad de carga (Kg/dm3)

Casi todas las expresiones de clculo proporcionan valores comprendidos entre 25 y 40

veces el dimetro de perforacin,. dependiendo de las propiedades geomecnicas y de

la roca a volar. Fig. 7.7.

Fig. 7.7.-Valor de la piedra en funcin del dimetro de perforacin

El espaciamiento "S" o distancia entre barrenos de una misma lnea. se dimensiona en

funcin de:

-

La piedra

- El tiempo de retardo y

- La secuencia de encendido

Un espaciamiento excesivo entre barrenos da lugar a una fracturacin inadecuada, con

definicin de bloques importantes, que van a necesitar de un taqueo. Existen grandes

probabilidades de dejar repis y frentes muy irregulares.

Inversamente, espaciamientospequeos llevan consigo:

- Un aumento de la perforacin

- Un aumento de la fragmentacin de la roca para el mismo consumo especfico

- Sobreexcavacionesy repis, con un aspecto general de la nueva superficie creada se-

mejante al de una roca altamente fracturada.

r. Es la longitud de barreno, que debe realizarse por debajo de la rasante de la excavacin

'BREPERFORACION prevista, necesariapara inducir la rotura de la roca a la altura de banco deseada. (Fig.

7.8).

Si la sobreperforacin no existe Q es pequea, se producirn bloques de rocas en el pi

del talud, sin despegarse del mismo que reciben el nombre de repis.

En cambio, si la sobreperforacin sobrepasa una determinada longitud, los inconvenien-

tes que se producen son:

151

( 70-IOOMPa)

(>100 MPa)

IOCA DUftA

DIAMET~O DE IA~~ENO (mm.)



A.S. ESQUEMAS DE

PERFORACION

152

-.J.-

I

I

I H

I

I

I

I

-'(--

I

RASANTEDE

LA EXrAVAC~

PREVISTA -

---

"

Fig. 7.8.- Sobreperforacin

- Un aumento de las longitudes de perforacin, lo cual incrementa los costes glot

operativos.

- Un aumento en los niveles de vibracin

- Una fragmentacin en la cabeza del banco siguiente o un mal acabado del pid

lud final.

- Un valor prctico de la sobreperforacin, al que hacen referencia numerosos au

es:

Como valores usuales de la relacin sobreperforacin-piedra (SjV)..para voladuras en

co, segn ITGE (1987), son recogidos en el cuadro 7.1.

CALIDAD DE LA ROCA RELACION S/V CARACTERISTICAS DE

LOS REPIES

Roca blanda (70) MPa 0,1-0,2 Repis poco probabl.

Roca media (70-120) MPa 0,3 Repis normales

Roca dura (> 120) MPa 0,4-0,5 Repis importantes

de roca

Cuadro 7.1.- Valores usuales de la relacin sobreperforacin-piedra (SjV)

La ejecucin de barrenos inclinados y la utilizacin de explosivos que proporcional

elevada potencia explosiva en el fondo del barreno, son aspectos que inciden en I

minucin de la sobreperforacin.

El esquema viene determinado por la piedra y el e.spaciamiento. En las voladuraser

co, las configuraciones ms frecuentes son las de cuadrado o rectngufo y aluest

En esta ltima disposicin, para barrenos verticales se cumple:

Espaciamiento= .1 .15 x Piedra



y para barrenos inclinados:

Espaciamienfo =1, 15x Gas e x Piedra

donde ees el ngulo respecto a la vertical, o ngulo de inclinacin.

En las figuras 7..9 y 7.10. se recogen diversos esquemas condicionados por1a direccin

de salida adoptada para cada caso.

Fig.

7.9.Esquema cuadrado con salida en "V"

~1JI ~r~~~l

~

vI i~ t-

1"1 1 , , ,.

-+

~-"--

1

1

I-:"'""--~- ... - :--i

I I . . . I

1 1

SALIDA SEGUN PLANOS

DE HILERAS

Fig. 7.10.- Esquema al tresbolillo consalida segn planos de hileras

.9. CONFIGURACION La configuracin geomtrica ms eficaz corresponde a una distribucin espacial del ex-

EL. FRENTE LIBRE plosivo, en la que cada uno de los puntos del terreno, equidiste del centro de la carga,

colocada en los barrenos.

Son criterios que deben tenerse en cuenta, para conseguir una adecuada geometra 19s

siguientes:

- El plano que comprende una lnea de barrenos y la cara libre de salida del material

vo)ado deben ser aproximadamente para(elos (Fig. 7.11}.

- La colocacin en cada barreno de una secuencia de encendido que facilite la confi-

guracin de un frente libre, para los barrenos ms prximos.

153

~~~t;~

.3 Z I .) 1_1

I-~-~-/--:;.--:-,

, , / / .

I

4 "1 ",-~/ 3 / 4

I

I--e.;; '---~-i

" /

" /.

.1 I '4 ".1// 4// I

I

1---4--" 1

SALIDA EN. V .

/



154

, '

DIRECCIONDE SALIDA DEL

MATERIALVOLADO

DIRECCION DE SALIDA

DEL MATERIAL VOLADO

DIRECCION

DE

SALIDA

DEL

MATERIALVOLADO

Fig. 7.11.-Distintasconfiguraciones orientacionesde /a direccinde salida.

- El frente a salir debe encontrarse limpio de escombro y sin repis de las voladuras al

teriores. (Fig. 7.12).

En la ejecucin de tneles o de chimeneas y pozos,.la f ragmentacin y el desplazamiel

to de la roca se consiguen con grandes dificultades, mediante la realizacin de cuele

que proporcionan un frente libre cncavo.

Cuando

tiene lugar la voladura de una determinada zona de la excavacin, sin haber prl

cedido a la retirada de los escombros de la voladura anterior, debe disearse un esqu'



A.11. VOLUMEN DE

EXPANSION

A.12. Parece azonable

uponer, que para conseguir una aceptable fragmentacin, gran

CONFIGURACION DE d~ la roca a volar debe estar frel")t~a una co.l.um~a e expl~sivo..E11?.no s totaln

LAS CARGAS

Cierto, dado que,.para una determinada profundidad, la mejor efectividad se con:

con cargas espaciadas.

156

FRENTE LIBRE

Fig. 7.14.- Voladura con dos frentes libres y su secuencia de encendido

Los inconvenientes ms usuales que presentan las voladuras con varias filas

Las sobreexcavaciones y proyecciones en los barrenos de las ltimas hilo

- El aumento del nivel de intensidad de las vibraciones y de la onda area. si la vo

ra est mal diseada.

Cuando tiene lugar la voladura, la roca se fragmenta aumentando deyolumen. Es1~

pansividad" tiene especial importancia en el avance de tneles y galeras, dado ql

el cuele es pequeo, o dispone de una secuencia de encendido incorrecta, se prod

una deforma:cin plstica del material, que no permite el desplazamiento correcto'

roca.

Distintos autores recomiendan, adecuar el diseo de cuele para que se produzca a

nos un volumn de expansin del 15% de la zona de macIzo rocoso donde est ~

rado el cuele mediante la ejecucin de barrenos vacios.

Este aumento de volumen, tambin puede producirse aumentando la carga esper

en el cuele. si se opta por no realizar barrenos vacios. Las limitaciones ambientale

braciones, onda area, etc.) y la fragmentacin a: conseguir condicionan su di

Debe tenderse a un diseo de cargas espaciadas cuando:

- Los niveles devlbra9 nestn limitados., sea precisodisminu r .lascargas oper

mediante el seccionado y secuenciado del explosivo en un mismo barreno.

Los explosivos representen un alto coste.

La operacin de retacado pueda realizarse de forma mecnica.

Si hay una longitud de carga ptima, tamb)nexiste una separacin crtica entre C

de un mi.smo barreno. Esta distancia depende de numerosas variab1es, ya que, par



tarja detonacin por simpata, conviene que fa separacin sea grande dentro del barre-

no, pero para mantener lafragmentain, e$a distancia debe reducirse,.por ello, debe

llegarse a una solucin decompromjso entre ambos factores. Un espaciado entre car-

gas bastante frecuente es dejar una longjtuddebarrenocon material nerte proporcional

a: "12.0". (Fjg.7.15).

En obras de superficie, algunos autores aconsejan tantear relaciones entre la altura de

banco y el dimetro de perforacin, superiores a 70 (H/D > 70) para conseguir unos re-

c

sultados eficaces.

Fig. 7.15.-Separacin e cargas

c

En aquellos diseos, donde se produzcan grandes tamaos de bloque.. como consecuen-

cia del retacado introducido, deben usarse pequeas cargas puntuales, que fragmenten

dichos tamaos, o bien, intercalar pequeos barrenos en la malla {Fig. 1.16).

Fig. 7.16.- Utilizacin de' cargas puntualeS en la zona de retacado

Existen dos cnicasparaconseguir l des.acoplamiento:Laprimerae ellasconsisteen

dejar el espacio entre el barrenoyer exptosivoencartuchado, vaco o relleno de un ma-

teriar inerte.

La segunda emplea el procedimiento de dividir la carga por medio de separadores a

otros materiales nertes, segn el eje del barreno (Fig.7.17).

a) ReJlenoanularcon material inerte

j

RETACAOO

---=

PUNTUAL

~

157



A.14. EXPLOSIVOS

158

Experiencias llevadas a cabo por Melnikov (1972), han demostrado que en algunas roc

se mejora la fragmentacin, consiguindose una granulometra ms uniforme, y dismir

yendo las voladuras secundarias.

Ambas tcnicas se apoyan en las curvas de presin-tiempo de las zonas de explo$[

que adoptan la forma de la figura. (Fig. 7.18).

a): Rellenoanular con b) utilizacin

material inerte de separadores

Fig. 7.17.-Tcnicasde desacoplamiento

Para este caso, una estimacin de la presin efectiva de los gases sobre las paredes (

barreno puede calcularse mediante la expresin:

2

donde:

P : Presin del barre~~

V. : Volumen del explb~

V : Volumen del barrer

P et"=Pb (~ )

Vb

Fig. 7.18.- Curvas presin-tiempo con o sin desacoplamiento de cargas.

La cuidada eleccin del explosivo, de acuerdo con las propiedades geolgicogeotc

cas de las rocas es de una clara importancia, si se quiere alcanzar en 1a fragmentac

el resultado apetecido.

En rocas intensamante fracturadas o estratificadas, en las que la superficie total de

discontinuidades representa un valor elevado respecto de la superficie especfica que

genera con la voladura, los explosivos de mayor eficacia resultan ser los de baja del

dad y velocidad de detonacin.



En rocas de tipo masivo,con resistencia a la compresin de valores medioelevados (>

70 MPa),

onde prcticamente toda la superficie especfica se crea con la voladura,tos

explosivos ms adecuados son los de mayor potencia y velocidad de detonacin. (Cua-

dro7.2).

Cuadro7.2.

.15. COLOCACION La generada por ei explosivo dentro de un barreno, debe alcanzar unos valores

VARIOS TIPOS DE

d.e en~in, superiores a la resistencia t~accinexistente ~n el pl~~o COC"D",y~ la re-

sistencia al corte en el plano A'S'C'O' (Flg.7.19). Dado que esta ultima es superIor a la

XPLOSIVO DENTRO primera, es pretiso emplear una distribucin de explosivo en el barreno, de forma que

E LOS BARRENOS la energa a desarrollar en torno ai plano A'S'C'O sea de 2 a 2,5 veces superiora la ener-

ga de columna. Ello Implica utilizar explosivos de mayor densidad y potencia en el fondo

del barreno, que en los utilizados como carga de columna.

La longitud de la carga de fondo debe estar comprendida entre el 25 y el 60% del valor

de la piedra.

Fig. 7.19.-Distribucin de/. explosivo dentro de un barreno

VOLADURAS DE ROCAS

MASIVAS CON RESISTENCIA

A LA COMPRESION MEDIO-

ELEVADA

* EXPLOSIVOS DE:

- ALTA VELOCillAD

DE DETONACION

- ELEVADA POTENCIA

,

* EXPLOSIVOS DE:

- BAJA VELOCillAD

DE DETONACION

- BAJA DENSillAD

159



A.16. CONSUMO

ESPECIFICO DE

EXPLOSIVOS

A.17. INICIACION DE

Dos son los procedimientos que pueden utilizarse en la iniciacin de las cargas expl

LAS CARGAS DE vas: los detonadores y los cordones detonantes.

EXPLOSIVO Es conocido con el nombre de "cartucho cebo", aqul en el que colocamos el detona'

para que provoque la explosin y haga detonar por simpata el resto de explosivo, (

finado en el barreno. La preparacin de este cartucho debe hacerse en los momer

anteriores a la introduccin de la carga. (Fig.

7.20 Y

7.21).

En las voladuras con detonadores elctricos, estos deben colocarse en el explosivc

fondo o cabeza d.e barreno (Fig. 7.22).

En los casos en que se opte por la utilizacin de cordn detonante, el detonador d

ir adosadofirmemente en el exterior del cartucho, con cinta aislante y con el fondo

detonador dirigido en el sentido de la carga del explosivo.

,

Para iniciar explosivos de baja sensibilidad, del tipo anfo, hidrogeles o emulsiones,

utilizados los multipli-cadores, fabricados de hexolita, que es un explosivo de alta po

cia y velocidad de detonacin.

160

Parmetro que nos indica la cantidad de explosivos necesaria para producir la volac

de 1 m de roca, a una granulometra dada y en las condiciones de dise previs

Son factores que usualmente Inducen el aumento del consumo especfico:

- Un aumento del dimetro de los barrenos

- La resistencia de la roca

-

El grado de fragmentacin, desplazamiento y esponjamiento del material vol;

-

Una distribucin inadecuada de la carga

- Una relacin longitud/anchura de la voladura no adecuada, etc.

Unos valores orientativos del consumo especfico en diversas clases de rocas para

laduras en banco se resumen en el cuadro

7.3.

TIPO DE ROCA RESISTENCIA A LA CONSUMO ESPECIFICC

COMPRESION SIMPLE (MPa) (Kg/m3)

ROCAS MASIVAS RESISTENTES>120 MPa) 0.6 -1,5

ROCAS POCO RESISTENCIA MEDIA 0,3 -0;6

FRACTURADAS (70-120 MPa) 0.3 - 0,6

4 f/m)

ROCAS MUY RESISTENCIA AJA 0,1 - 0,3

FRACTURADAS 70 MPa) 0,1 - 0,3

(>4 f/m)

Cuadro

7.3.- Consumosespecficos

En voladuras de excavacin de tneles y galerfas los valores usuales del consumo

pecfico, varan entre 0,7 y 7 Kgjm3, dependiendo de los iactores:

- Naturaleza y fracturacin de la roca

- Superficie libre

- Dimetro del barreno

- Tipo de cuele utilizado



Fig. 7.20.-Cartuchos-cebo onmultiplicadorDetaprime

(Du Pont) ITGE,1987).

Fig. 7.22.- Colocacin del cartucho-cebo en voladura con mecha

El cuerpo de multiplicador (Fig. 7.23) lleva dos cilindros huecos rodeados de pentrita,

donde deben colocarse los accesorios que lo iniciaron: el cordn detonante, el detona:.

dor, etc.

En su utilizacin se sealan como ventajas:

- La alta insensibilidad a los impactos y rocas

Fig. 7.23.-

INCORRECTO INCORRECTO

Fig. 21.- Cebadode cartucho

con detonador

elctrico.

000

"

RETACADO

CARTUCHO

CEBO

MAL

MAL

IEN

Alta resistencia mecnica

CORDON

DETONANTE

DETONADOR

COMERCIAL

CINTA

AOHESIVA

Multiplicadores onvencionales

161



..

162

No se alteran con el tiempo

Fciles de manejar y colocar

No se conocen efectos fisiolgicos adversos.

El cebado

en fondo produce una mejor utilizacin de la energa del explosivo, conr

tados en cuanto a fragmentacin y el desplazamiento de la roca ms favor.

F n barrenos sin sobreperforacin, el Iniciador debe situarse tan bajo como sea po~

pero sin entrar en contacto con el detritus de perforacin de los mismos. Una altur

colocacin aconsejable es entre tres

y cinco

veces el dimetro del final del barr

En el cebado en cabeza de barrenos dispuestos en hileras en un banco,1a onda de

sin se propaga hacia el fondo del barreno, con menor eficiencia, pues tanto el ma1

inerte de retacado, como la parte altade1a roca comienza a moverse unos instante:

tes que detone la carga inferior de explosivo y desplace su zona de roca ms pr)

Los gases generados durante la explosin buscan su salida hacia la parte ms des(

primida (la zona superior), relajndose su pico de tensin desde su valor ms

Esta forma de trabajar del explosivo en el fondo del barreno, produce una mala fr~

racin yun menor esponjamiento de la roca. {Fig. 7.24).

a) Con cebado en fondo

TE""O"

REULTA"TE

... E PUIITO P

/

'. PULSOS ETE"SIONOE

~, '. CAOA LE.ENTO E

. : "_CARGA I-T

~' /\\,;

\,

b)Concebado en cabeza

Fig.7.24.- Diferentes posiciones del iniciador (Hagan, 1974)



En resumen, para el cebado de cartuchos y barrenos con detonadores elctricos y coro

dones detonantes, deben seguirse los procedimientos siguientes, esquematizados en1a

figura 7.25.

Fig. 7.25.-Cebadode cartuchosy barreno (ITGE, 1987)

a) Con detonador elctrico instantneo. Para barrenos arslados o simultneos en rocas

de resistencia baja a media. Barrenos hmedos.

b)Con detonador elctrico de retardo. Cebo en el fondo para barrenos simul tneos o

sin frente, sin humedad y en roca de tipo medio a dura. Con este sistema se mejora la

fragmentacin.

c} Cordn detonante. Barrenos de contorno o en roca blanda, con espaciadores para ba-

jar la carga total a lo largo de la columna.

La manipulacin de cualquier detonador yjocartucho cebo debe ser sumamente cuida-

dosa, ya que se trata de un explosivo dispues.to a detonar, a travs de diferentes

estmulos.

18. TIEMPOS DE

Los tiempos de retardo entre barrenos y las secuencias de encendido. son parmetros

TARDO Y variables.en el diseo de voladuras de unas determinadas caractersticas. dado que pue-

CUENCIAS DE den servir para:

ICENDIDO - dismi~uir las. cargas o~erant.es ..

-reducIr los niveles de Intensidad de las vibraciones

- aumentar la efectividad de los mecanismos de rotura

- controlar la sobreexcavacin

- controlar el desplazamiento de la roca

- reducir los repis

~ hacer desaparecer .las proyecciones

- bajar los niveles de intensidad de las vibraciones y onda area, etc.

Muchos han sido los autores que han estudiado estas variables y su mblto en c~da

;; caso, para optimizarlos resu1tados ue de lasvoladuras se esperan. Sin entrar enel an-

, lisis de las distintas teoras. ya que no es objeto de esta publicacin. s puede lnd'carse

una regla orientativa para los tiempos de retardo entre barr~nos:TRB.

163

~

;w ~.

.. 'CCR,CO

~

, c~ 00000.. DET~'HTE

~

-

-f~:-'~~=:J:2~~

.'T'~~:~~~;~~~:~~~f



A.19.

PERFORACION

ESPECIFICA

A.20.

DESVIACION

LOS BARRENOS

164

TAB: 7-11 ms por m de piedra.

y sr hOSencontramos, eneJcaso de una voladura en banco, con distintas hileras,

segunda regla prctica para disponer el tiempo de retardo entre ellas TRF,

TRF: 2-3 (TRB)

,

Si el tiempo de retardo entre filas es grande, el material de la prfmera fila noactua c

pantal)a y no ejerce un efecto de confinamiento sobre la pila siguiente.

Por el contrario, si el tiempo de retardo es pequeo, se introduce en las filas ujtima~

componente ,vertical de desplazamiento cada vez mayor, obtenindose el material

mentado en una pila ms reducida pero de altura mayor. Jal disposicin de la roc

lada debe tenerse muy en cuenta a la hora de elegir los equipos de carga

rendimiento.

Varible con la que se define la longitud de los barrenos perforados (o tambin el

men), por metro cbico de roca volada. La expresin que sirve para un clculo en m.1

es:

- H/cosa+p

- B/cosaxSxH

p

specif~

donde:

H: altura de banco (m)

p: sobreperforacin (m)

B: piedra (m)

S: espaciamiento(m)

a: Angulo de los barrenos con respecto a la vertical (O)

La perforacin especfica est relacionada con el dimetro del barren y con la vol

dad de las rocas (Fig. 7.26)

Lafig.7.27 permite estimar el volumen de roca arrancada a partir de la perforaci

pecffica y el dimetro de los barrenos..

DE Son .varios los:factores causantes de la desviacin de los barrenos (F1g. 7.28), entr

ms comunes pueden sealarse:

- Los inherentes a las caractersticas y propiedades del macizo rocoso: diaclasas

tas; estratificacin, fallas rellenas, etc.



Fig. 7.26.-Perforacinespecficasegn as caractersticas e volabi/idad e la roca y en funcndel di-

metro de barreno. ITGE,1987). Parabancosde 12 m de altura).

,"T;;;"'ft'.,,

1~{~::

'ii~"

11

Fig.

7.27.-Estimacin el rendimientode arranque m3jml),segn a perforacinespecfica el dimetro

de los barrenos (ITGE)

Fig. 7.28.- Desviaciones de los barrenos y errores en la perforacin

IMUY BUENA VOLABILlDAD

BUENA ~LABILlDAD

MALA VOLABILlDAD

MUY MALA VOLABILlDAD

;:

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W

Q.

CI)

W

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13

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...

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W

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DIAMETRO DEL

BARRENO (mm)

VOLUMEN DE ROCA ARRANCADA POR METRO PERFORADO m5/ml.)

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I

I

165



7.B. PREVOLADURAS

Se conoce con este nombre la operacin de trocear la roca sin prodUcir su despl~

miento y volteo, con el objetivo de arrancarla seguidamente con medios mecnico

ripado: tractores, bulldozer, palas-cargadoras, excavadoras, etc.

'

Su campo de aplicacin, suele ser en obras donde las voladuras convencionales pu

presentar riesgos, respecto a niveles de vibraciones no admisibles, onda area y pr~

ciones,especialmente. "

Cuadro 7.4.- Consum

manual para el control y diseño de voladuras en obras de carreteras (mopt)1

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