74051_MATERIALDEESTUDIOPARTEIIDiap61-139

31

VOLADURA CONTROLADA TEORIA DEL METODO

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La propagación preferencial en el plano axial junto con el efecto f t de d apertura t por la l presión ió de d gases permiten it obtener un plano de fractura definido. Según esto, el mecanismo de trabajo de una voladura de contorno comprende a dos efectos diferentes: uno derivado de la acción de la onda de choque y otro derivado de la acción de los gases en expansión. expansión

Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor Intercade

VOLADURA CONTROLADA TEORIA DEL METODO

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La p presión de g gases es clave en la voladura controlada, por lo que se debe tratar de mantenerla hasta que complete la unión de las grietas que parten de los taladros adyacentes. Esto se conseguirá adecuando la longitud de retacado para evitar el escape prematuro de los gases a la atmósfera.


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32 63

MECANICA DE CORTE LINEAL

Distancia: E-0,58 E 0,58 TENSIÓN

GRIETA

GRIETA COMPRESION

TENSIÓN Taladros con cargas lineares desacopladas (presión interna de los gases en expansión)


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MECANICA DE CORTE LINEAL Tensiones generadas por superposición de ondas de choque producidas por el disparo simultáneo de dos cargas de taladro. E E/2

ONDAS DE TENSION



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MECANICA DE CORTE LINEAL Tensiones generadas por superposición de ondas de choque producidas por el disparo simultáneo de dos cargas de taladro. EFECTO ZONAS TRITURADAS

TALADROS

ONDAS DE CHOQUE TALADROS ZONA DE CORTE


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MECANICA DE CORTE LINEAL Principio del fisuramiento lineal en la roca.

Efecto de la corta distancia entre los taladros de recorte.



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VOLADURA DE PRECORTE Consiste en crear en el cuerpo de roca una discontinuidad o plano de fractura (grieta continua) antes de disparar la voladura l d principal i i l o de d producción, d ió mediante di t una fila fil de d taladros generalmente de pequeño diámetro, muy cercanos, con cargas explosivas desacopladas y disparos instantánea. El disparo de los taladros de precorte también puede hacerse simultáneamente con los de producción, producción pero adelantándonos una fracción de tiempo de 90 a 120 ms, el disparo es pues en dos etapas.


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VOLADURA DE PRECORTE Normalmente es necesario efectuar algunos disparos de prueba para conocer el comportamiento de la roca y ajustar parámetros, pero como guía puede aplicarse algunas ecuaciones propuestas para el caso, como las de C. Konya, así: El factor de carga por pie de taladro que no cause daño a la roca, pero que produzca suficiente presión como para crear la acción de corte se puede estimar por: q = Ø 2 / 28 Donde: q : carga de explosivo por pie de taladro (lb/pie). Ø : diámetro de los taladros vacíos, en pulgadas. Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor Intercade


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VOLADURA DE PRECORTE Si se aplica este factor de carga, el espaciamiento entre los precorte será determinado p por la ecuación: taladros de p E = 10 x Ø Donde: E : espaciamiento, en pulgadas. Ø : diámetro de los taladros vacíos, en pulgadas.


70

VOLADURA DE PRECORTE La constante 10 se aplica para asegurar que la distancia no sea excesiva y que el corte ocurra, pero según experiencia puede llevarse a 12 ó 14. Estos valores por norma deben darse en el equivalente métrico. En la mayoría de aplicaciones de precorte no se estila sobreperforación. En algunos casos se aplica una carga concentrada de 2 a 3 veces al fondo del taladro, en otros toda la columna es desacoplada, es decir de baja energía y de menor diámetro que el del taladro. Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor Intercade


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VOLADURA DE PRECORTE Existen diferentes criterios respecto a la necesidades de taquear o no los taladros, y sobre la longitud del taco teniendo en cuenta la necesidad de mantener retenidos los gases de explosión en los taladros. Usualmente las rocas competentes no requieren taco mientras que sí son necesarios en las rocas fisuradas e incompetentes. El precorte se aplica preferentemente en bancos de p para delimitar sectores, p p para cortar bloques; q superficie para evitar una excesiva sobrerotura hacia atrás (back break) y para formar los taludes finales del pit.


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VOLADURA DE PRECORTE Consiste en la voladura de una fila de taladros cercanos, con cargas desacopladas, pero después de la voladura “principal” o de producción. El factor de carga se determina de igual forma que para los taladros de precorte, pero como esta técnica implica el arranque de roca hacia un frente libre, el espaciamiento normalmente es mayor que en el precorte, pudiendo ser determinado por la ecuación: E =16 16 x Ø Donde: E : espaciamiento. Ø : diámetro del taladro vacío.



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37 73

VOLADURA DE PRECORTE

El disparo es también en dos etapas, primero los taladros d producción de d ió y después, d é con una diferencia dif i de d unos 100 ms, los de recorte. Las condiciones de confinamiento de ambas son diferentes, en el precorte mientras no sale la voladura principal en burden es infinito, en tanto que en el recorte el burden tiene una distancia definida y razonable, después de haber salido la voladura principal, de modo que puede ser estimado en el diseño de la voladura.


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VOLADURA DE PRECORTE Las condiciones de confinamiento de ambas son diferentes, en el precorte mientras no sale la voladura principal en burden es infinito, en tanto que en el recorte el burden tiene una distancia definida y razonable, después de haber salido la voladura principal, de modo que puede ser estimado en el diseño de la voladura. El burden debe ser mayor que el espaciado para asegurar que las facturas se “encadenen” apropiadamente entre los taladros antes que el bloque de burden se desplace, pudiendo estimar con la ecuación:

B = 1,3 x E Donde: B : burden o línea de menor resistencia. E : espaciado entre taladros. Cuando los taladros de recorte tienen el mismo diámetro que los de producción la técnica se conoce como Trim Blasting. Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor Intercade


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VOLADURA AMORTIGUADA Es prácticamente una voladura convencional pero en la que se ha modificado el diseño de la última fila, tanto en su esquema geométrico que es más reducido, como en las cargas de explosivo que deben ser menores y desacopladas. desacopladas El disparo es normalmente en una sola etapa. La voladura amortiguada también denominada suave o cushion blasting, recientemente ha incrementado sus posibilidades con el desarrollo de nuevas técnicas como la de ADP (Air Deck Presplitting) y la de cargas especiales de baja densidad tipo Examon R-20 o ANFO combinado con prills de polietileno, aunque en este caso se presentan problemas de segregación en el carguío neumático por diferencias de densidad.


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1

TACO

ESQUEMA DE CARGA PARA VOLADURA CONTROLADA Y AMORTIGUADA EN BANCOS

2 3 1

7

} 3 2

5 (0)

4

(b)

50 o 75 mm

(c)

100 mm

(d)

150 mm

6

a) Cordón detonante y cartuchos de dinamita o hidrogel en rosario. (e) 6 b) Cartucho especial tipo EXSAORTE con cebo de dinamita al fondo, detonador electrico o NONEL. 250 o 300 mm (f) c) Cartuchos de dinamita alojados en un tubo pl{astico cortado longitudinalmente (media caña) iniciados con cordón detonante axial. d) Boodterd APD o dinamita con iniciacion central, con cordón detonante pasante (puede estar forrando con tubo de cartón o plástico para mayor rigidez. e) Carga desacoplada en tubo rígido. 1)Tubo plástico rigido 2)Cordón detonante 3)Cebos intermedios 4)EXAMON o SLURREX AP a granel 5) Espacio vacío o relleno con detritos de perforación 6)Booster iniciador, f) Carga espaciados con aire mediante separadores de mader, iniciados con cordón detonante y cebos individuales 7)Detalle del espaciador de madera con huesos para pasar el cordón detonante.



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39 77

TALADROS EN TRABAJOS SUBTERRANEOS, ESQUEMAS PARA VOLADURA CONTROLADA a)

b)

c)

d)

Velocidad:7000m/s

e)

CORDON 3G

NONEL

-

VOLADURA AMORTIGUADA a) Taladro con carga convencionales con explosivo de bajo energía (EXADIT) sin atacar, sin taco Iniciador con detonador en la boca o al fondo. b) Taladro con cartuchos espaciados con separadores inertes o aire libre, con cordón detonante axial VOLADURA CONTROLADA:

d) Taladro con explosivo especial para voladura controlada (EXSACORTE o EXSASPLIT), en tubos rigidos de plástico para acoplamiento linear, centrados en el taladro de mayor diámetro mediante plumas o rosetas. Iniciacion del cebo con detonador eléctrico o de tipo Nonel, con taco inerte de sellos, diámetro del explosivo 22 mm, y del taladro 38 a 51 mm, como ejemplo. e) Taladro con EXAMON, con cordón detonate de bajo gramaje axial en toda la columna, amarrado al cartucho cebo e iniciado con detonador , el cordón por su mayor velocidad deflagará a una parte del explosivo granular antes que éste detone totalmente a su velocidad de régimen, reduciendo así la carga y el efecto de impacto, sin afectar al confinamiento original. f) Como alternativa de estos esquemas, en algunos casos se emplea cordón detonante de alto gramaje [60,80,120 g/m] sólo, como carga linear.


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VOLADURA AMORTIGUADA CON CARGAS DE BAJA DENSIDAD En voladuras de contorno de gran diámetro en superficie, el desacoplamiento del ANFO se consigue colocándolo en mangas o tubos de plástico, de menor diámetro que el taladro, o distribuyéndolo en cargas espaciadas mediante separadores especiales de madera u otro material, lo que resulta costoso, por lo que prefiere bajar la densidad del explosivo, mediante tres procedimientos: 1 R 1. Reduciendo d i d ell contenido t id de d petróleo t ól a menos del d l 6% (si ( i un ANFO 94/6 desarrolla 3 780 J/g, uno con (98,5)/(1,5) solo desarrollará 2 293 J/g).



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VOLADURA AMORTIGUADA CON CARGAS DE BAJA DENSIDAD 2. Diluyéndolo con cloruro de sodio, hasta un máximo del 20%. La sal reduce la energía y actúa como refrigerante, con lo que disminuye la velocidad de detonación y el calor de explosión. 3. Mezclando el ANFO con bolitas de poliestireno expandido de 0,5 a 3 mm (tecnoport), técnica que está ganando difusión con la denominación de ANFOPS. Con su densidad de 0,03 kg/dm3, como 4 Dil 4. Diluyente t en una proporción ió de d hasta h t 80% de d mezcla, l se consigue concentraciones de energía y densidades por metro de sólo un 10% de las que corresponden al ANFO convencional, aunque existen dificultades de segregación por densidades dentro del taladro en carguío neumático depequeño diámetro. Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor Intercade

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EJEMPLO DE CALCULO PARA LA APLICACION DE PRECORTE Se requiere calcular el espaciado entre taladros para un precorte, con diámetro de 64 mm y con explosivo especial entubado, de 19 mm de diámetro, 4000 m/s de velocidad de detonación y 1,1 g/m3 de densidad. La roca tiene una resistencia in situ a la tracción de 17,2 y a la compresión de 275 MPa respectivamente (valores obtenidos de tablas petrográficas, o determinados por un laboratorio de mecánica de rocas). 1. Presión de taladro (Pt): Pt = 228 x 10-6 x ρ x (VOD)2 = 2 134 MPa 1+0 0,8 8xρ donde: ρ : densidad del explosivo. VOD : velocidad de detonación del explosivo



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EJEMPLO DE CALCULO PARA LA APLICACION DE PRECORTE 2. Presión de taladro efectiva: Pt = 2 134 x 190,42 = 2 134 x 0,054 64 Pt = = 115,7 Mpa Valor menor a la resistencia a compresión de la roca por lo que ésta configuración de cargas es válida.


82

EJEMPLO DE CALCULO PARA LA APLICACION DE PRECORTE 3. Espaciamiento (E): E = 64 x (115,7 + 17,2) = 494,5 mm = 0,5 m 17 2 17,2 Luego el espaciamiento de partida será 0,5 m. Para determinar el espaciamiento entre taladros también, suele aplicarse la siguiente ecuación: E = 2 x r (Pb - Rt) Donde: E : espaciamiento de los taladros, en pulgadas. R : radio del taladro, en pulgadas. Pb : presión en el taladro por la carga explosiva, en psi. Rt : resistencia a la tracción dinámica de la roca, en psi. Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor Intercade


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2. VOLADURA CONTROLADA


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INTRODUCCION El desarrollo de un precorte tiene por finalidad generar una línea de debilidad tras la voladura, cuyos beneficios p eden ser los siguientes: pueden sig ientes • Formación de una pared de banco más estable. • Generar el límite de penetración de la pala. • Obtener las bermas programadas. programadas • Crear una percepción de seguridad.



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CONDICIONES NECESARIAS PARA LA VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO  La p precisión de la p perforación es fundamental,, debe mantenerse el alineamiento y paralelismo de los taladros de acuerdo al diseño del corte a realizar, para mantener un burden constante en toda la longitud del avance, de otro modo no se formará el plano de corte. Un mal emboquillado o desviaciones resultarán en sobrerotura o salientes de roca, así, desviaciones mayores de 0,10 a 0,15 m. al fondo pueden deformar el corte o dar lugar a tacos quedados (Bootlegs)…


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CONDICIONES NECESARIAS PARA LA VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO  El espaciamiento entre taladros debe ser menor que el d voladura de l d convencional, i l la l relación l ió espacio/burden i /b d baja de E = 1,3B normal a E = (0,5 ó 0,8)B. En la práctica, para voladura amortiguada, esta distancia se estima entre 15 a 16 veces el diámetro y el burden de 1,2 a 1,5 veces el espaciamiento, mientras que para precorte el espaciado será de 8 a 12 veces el diámetro, diámetro considerándose el burden infinito. Así en la práctica son esenciales espaciamientos entre 0,3 y 0,6 m.



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44 87

CONDICIONES NECESARIAS PARA LA VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO Carga Se requiere baja densidad de carga explosiva, lo que se obtiene con:  Explosivos especiales de baja energía y velocidad, usualmente en cartuchos de pequeño diámetro, como el Exsacorte de 22 mm, que produce unos 1,000 bares de presión, mientras que uno convencional puede llegar a 30.000 bar.


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CONDICIONES NECESARIAS PARA LA VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO La carga de columna debe ser desacoplada (no atacada), normalmente de sólo 0,5 veces el diámetro del taladro (relación 2:1) para poder formar un anillo de aire alrededor del explosivo que amortigüe el efecto de impacto al absorber parte de la energía de la explosión y debe distribuirse a todo lo largo del taladro (esto se facilita por ejemplo con los cartuchos largos de E Exsacorte t que cuentan t con plumas l centradoras t d plásticas).



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CONDICIONES NECESARIAS PARA LA VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO La densidad de carga normalmente fluctúa entre 0,18 0 18 y 0,37 kg/m, para este caso, según el tipo de roca varía entre 0,08 y 0,22 kg/m. Si es necesario para amortiguar la onda y facilitar la formación del plano de corte, se puede intercalar taladros vacíos de guía entre los taladros cargados.


90

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO

Efectos de la voladura en la roca remanente de un túnel o tajeo: En la voladura convencional, normalmente todos los taladros del núcleo suman sus efectos de impacto a los de la corona o periferia afectando a la roca remanente como se aprecia en los gráficos, en los que también se aprecia la reducción de este efecto con la voladura controlada. controlada



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46 91

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO Grado de afectación con voladura convencional

Grado de afectación con voladura controlada Daños

+ 0,20 a 0,50 m Alzas

Cuadradores

+ 1,5 m


92

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO Zona afectada Cuadradores

Periferia

Ayudas Suma de los afectos de impacto de todos los taladros sobre la corona o periferia Techo debilitado propenso a desprendimiento de rocas

Arranque

Techo estable

Línea límite de pago Agrietamiento por efecto de la voladura convencional Sobre excavación (no pagable) Agrietamiento limita resultante de la voladura controlada en el mismo tipo de roca



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Carga de fondo Todo método de carguío requiere una carga de fondo de alta velocidad con factor de acoplamiento cercano al 100% (ejemplo uno o dos cartuchos convencionales de dinamita), para asegurar el arranque de la carga reducida de columna y evitar la formación de tacos quedados al fondo fondo.


94


Es también necesario sellar los taladros con taco inerte (steming) para contener los gases y para evitar que la columna desacoplada sea eyectada del taladro al detonar el cebo (o succionada por la descompresión subsiguiente a l voladura la l d previa i del d l disparo di principal). i i l)



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48 95

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO Disparo El disparo de todos los taladros del corte periférico debe ser simultáneo, o máximo en dos o tres etapas de retardo muy cercanas (si el perímetro a cortar es grande), de lo contrario el plano de corte puede no formarse completamente. Esto puede asegurarse con una línea p troncal de encendido independiente.


96


Debe tomarse en cuenta que la velocidad pico de partícula generada por el disparo puede llegar a causar excesivo daño a la roca remanente, efecto que se puede reducir manteniéndola por debajo de los 700 a 1000 mm/s. Esta velocidad se puede estimar con la siguiente fórmula empírica:



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49 97

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO VPP =

ce dxb

Donde: VPP : Velocidad pico de partícula, en m/s. ce :

Carga explosiva en caja, en kg.

d:

Distancia radial desde el p punto de detonación,, en m.

b:

Constante que depende de las propiedades estructurales y elásticas de la roca, y que varía de lugar a lugar.


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VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO Los medios usuales disponibles para carga controlada en pequeño diámetro son: 1. Tubos plásticos rígidos con carga interior de dinamita de baja velocidad y presión, acoplables para formar columnas de longitud requerida, con plumas centradoras para desacoplar la carga; ejemplo: Exsacorte de 22 mm de diámetro por 710 mm de longitud.



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50 99

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO 2. Cartuchos convencionales de dinamita espaciados entre sí a una distancia equivalente a la longitud de un cartucho (0,20 m), iniciados axialmente con cordón detonante de bajo gramaje (3 g/m). 3. Agentes de voladura de baja densidad, normalmente granulares con componentes diluyentes reducidores de energía como polietileno expandido, aserrín, ceniza y otros. t Ti Tienen como inconveniente i i t que pueden d segregarse gravimétricamente y generan gases tóxicos.


100

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO 4. Sistema de carga air deck con solo carga de fondo y taco inerte, requiere adecuado control para asegurar resultados y la roca debe ser compatible con el método. 5. Cordón detonante de alto gramaje (60, 80, 120 g/m). E t elemento Este l t reduce d l densidad la d id d de d carga linear, li pero es costoso.



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51 101

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO TIPOS DE VOLADURA CONTROLADA

A

8

Burden = B

A

Burden = B

A: A: C:

Fase 1 - Disparada, excavación de precorte Fase 2 - Búmero, por salir. Fase 3 - Eliminación de tensiones con el recrote efectuado.

B

A: B :

Fase - Núcleo disparado Fase 2 - Recorte, por salir.


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VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO ESQUEMAS DE CARGA EXPLOSIVA Taladros de pequeño diámetro para voladura controlada Esquemas de carga:

a.

b.



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VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO ESQUEMA DE VOLADURA CONTROLADA PARA TUNEL RECORTE UTILIZANDO CARGA EXPLOSIVA Taladros periféricos (alzas y cuadradores)

Avance proyectado

E L

Ayudas, taladros de producción y ayudas de cuadradotes

Esquema de carga de fondo

Arranques Esquema de carga de columna

Límite de corte B

Taco inerte Ingreso del cable o manguera del sistema de iniciación


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EJEMPLOS DE CARGA EXPLOSIVA PARA VOLADURAS CONTROLADAS



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53 105

VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO BURDEN FINAL


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ESPACIAMIENTO PARA VOLADURAS DE PRE-CORTE Y RECORTE ESPACIAMIENT TO (m)

1,5

RECORTE

1,0

0,5

PRECORTE

20

40

60

80

DIAMETRO (mm) Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor Intercade


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COMPARACION DE MALLAS Y CARGAS EXPLOSIVAS DE PERFORACION EN VOLADURA CONVENCIONAL Y CONTROLADA DIAMETRO (mm)

VOLADURA CONVENCIONAL

VOLADURA CONTROLADA

BURDEN (m)

ESPACIAMIENTO (m)

BURDEN (m)

ESPACIAMIENTO (m)

0,45

16

0,62

0,80

0,60

22

0,87

1,13

0,85

0,70

32 a 38

1,25

1,50

0,70

0,60 0,70

51

1,80

2,30

0,90

64

2,25

2,80

1,20

0,90

76

2,50

3,10

1,40

1,10

RANGOS DE ENERGIA Y DAÑO A LA ROCA REMANENTE

DIAMETRO (mm)

TIPO DE EXPLOSIVO

CONCENTRACION LINEAR DE CARGA (kg/m)

PRESION DE TALADRO (bar)

AMPLITUD DEL MALTRATO CREADO (m)

45

ANFO

1,80

30 000

1,50 a 1,80

17 a 22

Exsacorte

0,80

900

0,20 a 0,30


108

ASPECTO DE UNA VOLADURA DE PRE-CORTE



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55 109

VOLADURAS DE PRE-CORTE Y RECORTE BARRENOS DE PRECORTE BARRENOS DE RECORTE

TM MINIMA


110

TENS SION

TEN NSION

TENSION – TIEMPO EN VOLADURA DE PRE-CORTE Y RECORTE

TIEMPO

TIEMPO



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56 111

TIPOLOGIA DE DAÑOS EN LA VOLADURA DE PRE-CORTE TABLA 25.4 TIPOLOGIA DE DAÑOS

TIPOLOGIA DE DAÑO EN VOLADURAS DE REPCORTE PERFIL DE EXCAVACION

ORIGEN DEL PROBLEMA

Voladura de precorte sobrecargada Sobreexcavacion general - Fila próxima de destroza sobrecargada

Sobreexcavacion alrededor de los barrenos

- La presión de barreno es superior a la resistencia dinámica a compresión de la roca

Sobreexcavacion entre barrenos

- Espaciamiento entre barrenos demasiado pequeño

Roca saliente entre barrenos

- Espaciamiento excesivo entre barrenos

SOLUCION

Disminuir la densidad de carga aumentar el desacoplamiento incrementar el espaciamiento - Alejar la fila de destroza disminuir la presión de barreno, aumentar el retardo entre filas de destroza

Disminuir la densidad lineal de carga y aumentar el desacoplamiento

- Aumentar el espaciamiento entre barrenos

Reducir el espaciamiento entre barrenos y aumentar ligeramente la carga.


112

OBJETIVOS DE LA VOLADURA DE PRE-CORTE Los beneficios del pre-corte, en términos de estabilidad de talud, pueden no ser fáciles de evaluar. Por ejemplo, la no creación de medias cañas en la voladura de pre pre-corte, corte, no necesariamente significa un mal resultado, ya que aún así puede obtenerse una buena estabilidad de la pared. Los objetivos son:     

Evitar el overbreack. Obtener superficies de corte lisas. Conseguir una mejor estabilidad. Reducir la dilución del mineral. Evitar agrietamientos.



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TEORIA DEL PRECORTE El objetivo de un precorte es minimizar las presiones en el taladro, lo suficiente para generar grietas entre taladros adyacentes de la línea del precorte. precorte Para obtener buenos resultados, tres requerimientos deben tomarse en cuenta:  Una línea de taladros con pequeño espaciamiento.  Una baja densidad lineal de carga de explosivo.  Una simultaneidad en la iniciación de los taladros.


114

TEORIA DEL PRECORTE El plano de debilidad se genera mediante una grieta que se extiende a lo largo de los taladros de precorte, la presión en las paredes del taladro (presión de barreno) debe ser del orden de la resistencia a la compresión de la roca. Para el cálculo de la presión en las paredes del taladro se utiliza la siguiente expresión:

= Presión en las paredes del pozo (Mpa) PBI dexp VOD Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor Intercade


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TEORIA DEL PRECORTE Examinando esta ecuación, se puede apreciar que para que un explosivo quede completamente acoplado al taladro las presiones que se generan en las paredes de taladro, éste deben ser del orden de los 850 Mpa. Considerando que en diversas faenas la resistencia a la compresión de la roca es del orden de los 50 a 150 Mpa, la presión en el taladro está muy por encima de este valor. Por lo tanto para lograr esta magnitud deben utilizarse explosivos con (g/cm3) y velocidades de densidades del orden de 0.2 (g detonación del orden de 2500 m/s, lo que no es aplicable operacionalmente.


116

TEORIA DEL PRECORTE Por este motivo, para el precorte se utilizan explosivos desacoplados, de menor diámetro que el del pozo. Como recomendación general, el diámetro de la carga debe ser a lo menos la mitad del de perforación. Para el cálculo de la presión en las paredes del taladro de un explosivo desacoplado, se utiliza la siguiente expresión:

=110 *

*δ

*VOD

2



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TEORIA DEL PRECORTE

En que f es la razón de desacoplamiento, desacoplamiento definida como la relación entre el volumen del explosivo y el volumen del taladro. El exponente n se estima igual a 1.25 para taladros secos y 0.9 para taladros con agua.


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TEORIA DEL PRECORTE 2

=

e 2 h

Donde:

*

De = diámetro explosivo Dh = diámetro del taladro H = profundidad del taladro l = largo columna explosiva



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60 119

PROPIEDADES DE LA ROCA Como en todas las prácticas de voladura, las características de la geología ejerce gran influencia en sus resultados especialmente en el precorte. resultados, precorte Parámetros Resistivos Para minimizar el daño tras la fila del precorte, el esfuerzo inducido no debiera exceder la resistencia a la tracción de la roca, en el plano. Pero para lograrlo se requiere utilizar una línea de precorte con pozos extremadamente juntos, lo cual se lograría con cargas extremadamente pequeñas y con iguales separaciones entre pozos.


120

PROPIEDADES DE LA ROCA En la práctica, se ha llegado a establecer que la presión de detonación que se debiera alcanzar en un taladro requiere ser del orden de 1 a 2 veces la resistencia a la compresión de la roca. Esta relación la denominaremos R. Por otro lado, se ha determinado que cuando se trabaja en una roca cuya resistencia a la compresión es menor de 70 Mpa, es muy difícil obtener un buen resultado y menos pensar que se obtendrán medias cañas en las paredes del talud.



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61 121

PROPIEDADES DE LA ROCA 2

*

=110

*

2

*

* δ exp *

2

1

=

2

+

+

VOD=km/s Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor Intercade

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PROPIEDADES DE LA ROCA Control Estructural La naturaleza L t l y orientación i t ió de d las l di discontinuidades ti id d en ell macizo i rocoso son críticas en el resultado del precorte. Por ejemplo, si aumenta la frecuencia de fracturas entre taladros del precorte, disminuye la posibilidad de formar un plano de debilidad con la tronadura de precorte. La naturaleza de las discontinuidades también es un parámetro relevante debido a que si éstas son cerradas y bien cementadas, existe una probabilidad mayor que el plano de grietas generado por el precorte se pueda propagar. propagar Por el contrario, contrario si estas grietas están abiertas y limpias generarán una zona de interrupción de la formación de un plano de debilidad.



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62 123

PROPIEDADES DE LA ROCA Los tres principales factores geoestructurales que afectan el resultado del precorte son:  La frecuencia de fractura a lo largo de la línea de precorte.  El ángulo formado entre la línea de precorte y las estructuras estructuras.  El relleno de las fracturas.


124

PROPIEDADES DE LA ROCA Algunas investigaciones sobre orientación de fracturas, con respecto t a la l línea lí d precorte, de t han h concluido l id en que ángulos menores a 10 y superiores a 60 grados entre la estructura y la línea de precorte tienen un menor efecto sobre el resultado en la pared final. Por el contrario, ángulos entre 15 y 60 grados son más desfavorables en el resultado del precorte.



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63 125

PROPIEDADES DE LA ROCA

Diámetros de perforación Es ampliamente reconocido que los mejores resultados de precorte se obtienen con diámetros pequeños de perforación; sin embargo, hay que tomar en cuenta la longitud del banco a perforar y las desviaciones de los pozos.


126

PROPIEDADES DE LA ROCA Espaciamiento entre pozos El espaciamiento entre los taladros del precorte se reduce, si lo comparamos con el espaciamiento en una fila amortiguada. Esta disminución de espaciamiento se aplica principalmente para que exista una interacción entre pozos, debido a que a éstos se les ha reducido la carga considerablemente con el objeto de generar bajas presiones en sus paredes. Existen también algunas reglas para definir el espaciamiento entre taladros, como por ejemplo:

S=K*d Donde S es el espaciamiento en mm, k es una constante entre 14 y 16, y “d” es el diámetro de perforación en mm. (algoritmo propuesto por Sutherland en 1989). Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor Intercade


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PROPIEDADES DE LA ROCA La fórmula general que se utiliza y aplica para el cálculo de espaciamiento es la siguiente:

=

*

(

+

)

Donde S es el espaciamiento en mm, T es la resistencia a la tracción de la roca en MPa, MPa Pb es la presión de detonación en el barreno en Mpa y “d” es el diámetro de perforación en mm.


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PROPIEDADES DE LA ROCA Esta

definición

de

espaciamiento

no

considera

las

características estructurales de la roca. No obstante, algunos investigadores como Chiappeta (1982) sugieren que si la frecuencia de las discontinuidades excede de 2 a 3 entre los taladros de precorte, los resultados serían bastante pobres b en términos té i d generación de ió de d “medias “ di cañas”. ñ ”



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PROPIEDADES DE LA ROCA Factor de carga El término factor de carga definido en gr/ton no es aplicable para el precorte, puesto que su finalidad no es fragmentar un volumen de roca, sino generar un plano de fractura, por lo que el factor carga para un precorte se define en kg/m2. De acuerdo a las ecuaciones 9.2 y 9.3 se obtiene una relación que define el factor de carga, carga en función de las características geomecánicas de la roca y el diámetro de perforación


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PROPIEDADES DE LA ROCA π

= * 4

1/n h

*

*

(1

1 n

exp 1/n

)

1/n

* 2/n

*

donde: 2

n R VOD dh UCS exp

3



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PROPIEDADES DE LA ROCA Del ejercicio anterior se desprende que la densidad de carga es directamente proporcional al diámetro de perforación y casi directamente proporcional a la resistencia de la roca. roca A modo de ejemplo, se expone la figura 9.3 donde se define la densidad de carga en función a la resistencia de la compresión de la roca, considerando el producto ENALINE, explosivo cuyas características de velocidad y densidad son las siguientes: V l id d de Velocidad d Detonación: D t ió 5200 m/s / Densidad Explosivo: 1.1 g/cm3


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PROPIEDADES DE LA ROCA DENSIDAD DE CARGA

2,00 1,50 1,00

102mm 115mm

0,50

125mm

UCS (MPa)

250

200

175

150

125

100

75

0,00 50

ensidad carga (kg/m 2)) De

2,50

150mm 165mm 280mm



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Secuencia de salida El precorte debe ser iniciado separada o conjuntamente con la voladura de producción, solo con una diferencia de por lo menos 100 ms, previo a la voladura de producción.


134


Respecto especto a los os intervalos te a os e entre t e ta taladros ad os de del p precorte, eco te, la a teoría de formar una grieta de tensión entre dos taladros implica una detonación simultánea de ellos. A modo de referencia, Ouchterlony (1995) reportó que si existen diferencias de tiempo de 1ms entre taladros de precorte, éstas generarían mayores daños alrededor de un pozo.



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Por tal motivo el autor del estudio recomienda usar cordón

detonante

para

la

iniciación

del

precorte.

Idealmente debieran detonarse todos los taladros del precorte en forma simultánea, pero como medida precautoria en relación a las vibraciones, éstos debieran p ser detonados en grupos de 20 a 30 pozos.


136


Efectos de la exactitud de la perforación La importancia de la exactitud de la perforación puede no ser considerada cuando se diseña un precorte, pero ésta tiene una gran relevancia debido al paralelismo que debe existir entre pozos, ya que de lo contrario, puede ser la causa de perfiles irregulares.



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PROPIEDADES DE LA ROCA Inclinación del precorte Los máximos beneficios en términos de mejorar la estabilidad de los taludes, se obtienen cuando el precorte se perfora inclinado. Estas inclinaciones fluctúan en el rango de 15 a 30 grados, siendo mejores los resultados a medida que se utiliza una mayor inclinación, aumentando ciertamente la dificultad en la perforación.


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Cuando se realizan precortes inclinados y una fila buffer delante de ellos, es conveniente tronar el precorte antes de la tronadura de producción, principalmente para evitar que la fila buffer o amortiguada en la zona del pie del banco, quede demasiado cerca del pozo de precorte y ésta pueda ser iniciada por simpatía.



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VOLADURAS DE PRE-CORTE EN LOS TAJEOS DE EXPLOTACION Tajeo abierto con techo cortado por precorte Perforación (precorte)

Voladura

Carguío de cartuchos de dinamita espaciada para cortar el techo en tajeos abiertos, con perforación de taladros de alivio sin carga para mejorar j ell resultado lt d d dell corte t

Altura máxima de perforación de anillos

Taladro sin carga

Taladro cargado



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